一种流量精确控制的浮力调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种流量精确控制的浮力调节系统，包括：增压式油箱、增压气囊、齿轮流量计、第一安全阀、第二安全阀、双向电机泵、控制驱动器、三位三通电磁开关阀、第一油囊、第二油囊、第一单向阀、第一过滤器、第二过滤器、第二单向阀和减压阀；其中，增压气囊设置于增压式油箱内；齿轮流量计的一端与增压式油箱相连接，齿轮流量计的另一端与双向电机泵的一个油口相连接；双向电机泵的另一个油口与两路并行管路相连接，两路并行管路合并后与三位三通电磁开关阀的一端相连接，三位三通电磁开关阀的另一端与第二油囊相连接，三位三通电磁开关阀的另一端与第一油囊相连接。本发明专利技术实现了使用流量计对流量精确测量，以实现系统的流量精确控制。

A buoyancy regulation system with precise flow control

【技术实现步骤摘要】
一种流量精确控制的浮力调节系统
本专利技术属于船舶系统
，尤其涉及一种流量精确控制的浮力调节系统。
技术介绍
浮力调节系统可用于水下航行器的浮力均衡或重心调节等，可以通过流体介质的可控重量变化或体积变化来实现，其中流体介质的分配控制精度是影响浮力调节系统整体精度和实用性的重点与难点。通过流量计来实现流量测量是最便捷直接的方法，但现有技术或方案无法实现精确测量流经流量计的液压油体积，主要原因在于在流速存在波动的过程中，流量计通过积分累计来计算总流量必然会存在误差，进而影响对流量精度的测量与控制；现有技术也可采用其它方案来提高流量测量精度，如加入控制闭环或使用精密油缸及传感器等来测量液压油流量分配情况，但这会大大增加系统的复杂度和成本，进而降低系统的可靠性和竞争力。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种流量精确控制的浮力调节系统，实现了使用流量计对流量精确测量，以实现系统的流量精确控制。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种流量精确控制的浮力调节系统，包括：增压式油箱、增压气囊、齿轮流量计、第一安全阀、第二安全阀、双向电机泵、控制驱动器、三位三通电磁开关阀、第一油囊、第二油囊、第一单向阀、第一过滤器、第二过滤器、第二单向阀和减压阀；其中，所述增压气囊设置于所述增压式油箱内；所述齿轮流量计的一端与增压式油箱相连接，所述齿轮流量计的另一端与所述双向电机泵的一个油口相连接；所述双向电机泵的另一个油口与两路并行管路相连接，其中，一路并行管路上分别接有第二过滤器和第一单向阀,作为液压油从增压式油箱流向第一油囊和第二油囊的通道；另一路并行管路上分别接有减压阀、第二单向阀和第一过滤器,作为液压油从第一油囊和第二油囊流向增压式油箱的通道；两路并行管路合并后与三位三通电磁开关阀的一端相连接，三位三通电磁开关阀的另一端与第二油囊相连接，三位三通电磁开关阀的另一端与第一油囊相连接，其中，第一油囊和第二油囊并行连接；所述第一安全阀的一端与第二安全阀的另一端相连接，第一安全阀的另一端与第二安全阀的一端相连接，第二安全阀的另一端与所述双向电机泵的另一个油口相连接，第二安全阀的一端与所述双向电机泵的一个油口相连接；所述齿轮流量计与所述控制驱动器相连接，所述控制驱动器与所述双向电机泵相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，所述双向电机泵包括双向齿轮泵和伺服电机；其中，所述双向齿轮泵和所述伺服电机相连接；所述齿轮流量计的另一端与所述双向齿轮泵的一个油口相连接；所述双向齿轮泵的另一个油口与两路并行管路相连接；第二安全阀的一端与所述双向齿轮泵的一个油口相连接，第二安全阀的另一端与所述双向齿轮泵的另一个油口相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，所述控制驱动器包括驱动输出接口、信号采集接口、控制供电接口、系统信号接口、功率供电接口和控制驱动器本体；其中，所述驱动输出接口、所述信号采集接口、所述控制供电接口、所述系统信号接口和所述功率供电接口均与所述控制驱动器本体相连接；所述齿轮流量计的另一端与所述信号采集接口相连接；所述驱动输出接口与所述伺服电机相连接；所述系统信号接口与上位机相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，在启动开始时刻t1时，所述三位三通电磁开关阀从关闭工位状态置于直通工位状态并启动双向电机泵,此时液压油将实现从增压式油箱到其自身的自循环过程；待双向电机泵启动完成且流量稳定后，在启动缓冲结束时刻t2时，三位三通电磁开关阀从直通工位状态置于交叉工位状态，从启动缓冲结束时刻t2开始浮力调节过程，并测量液压油流量；在停机缓冲开始时刻t3时，三位三通电磁开关阀从交叉工位状态置于直通工位状态并停机双向电机泵,此时液压油实现从增压式油箱到其自身的自循环过程；待双向电机泵停机完成且流量为零后，在停机结束时刻t4时，三位三通电磁开关阀从直通工位状态置于关阀工位状态，从停机缓冲开始时刻t3时即已通过控制液压油流量而实际结束了浮力调节过程。上述流量精确控制的浮力调节系统中，当所述系统信号接口收到上位机下达的容积指令后，通过所述驱动输出接口驱动所述伺服电机运行，从而调节增压式油箱与第一油囊、第二油囊之间的油量分配，油量的数值由齿轮流量计测量并反馈至信号采集接口，当油量达到目标值时，控制驱动器本体通过驱动输出接口停止所述双向电机泵转动；外部电源通过功率供电接口和控制供电接口为控制驱动器本体供电。上述流量精确控制的浮力调节系统中，还包括：第一加注活门；其中，所述齿轮流量计的另一端通过第一加注活门与所述双向电机泵的一个油口相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，还包括：第二加注活门；其中，所述第一安全阀的一端通过第二加注活门与第二安全阀的另一端相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，还包括：第三加注活门；其中，三位三通电磁开关阀的另一端通过第三加注活门与第一油囊相连接。上述流量精确控制的浮力调节系统中，所述齿轮流量计中的齿轮马达由液压油驱动旋转,并将液压油容积信号通过前置放大器转换为方波信号发送给所述信号采集接口。上述流量精确控制的浮力调节系统中，所述增压气囊预装压力气体，保证双向齿轮泵入口的吸油压力，确保浮力调节过程的可靠性。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术通过三位三通电磁开关阀的控制，实现系统在执行浮力调节时的时序重新设计，可以避免流量计在启动过程中因流量不稳定变化而造成的测量误差；另外控制驱动器可以采集流量计出口处的温度、压力等信号，通过大量试验测试后，可以将其对流量测量的影响求解并拟合进流量采集与控制中去，最终实现流量的精确控制并精确的实现浮力调节功能，同时也可大大降低浮力调节系统的复杂度、生产周期及成本；(2)本专利技术通过双向电机泵调节增压式油箱和油囊之间油量分配的电静液系统，系统的控制驱动由独立的控制驱动器实现。通过控制驱动器接收上位机的容积指令，并驱动双向电机泵运行，从而调节增压式油箱与油囊之间的油量分配，油量的数值由一个齿轮流量计测量并反馈至控制驱动器，当流量达到目标值时，控制驱动器停止双向电机泵转动，由于油囊为软体结构，其内部油量的变化会引起体积变化，因而导致水中浮力的变化，最终可用于实现浮力调节功能；(3)本专利技术中使用了三位三通电磁开关阀，其在流量调节启动过程和停机过程中要根据需求置于不同的工作模式，以实现在流量调节的启动和停机过程中设置缓冲过程，可以有效的避免流量计在流量调节启动或停机过程中因流量不稳定变化而导致的流量测量误差，保证流量计的有效计数仅在流量稳定时进行，实现浮力调节系统流量的精确测量并控制。同时，系统中对温度、压力等会影响流量的参数进行采集，可通过试验测试其对流量测量精度的影响并拟合，进一步提高流量解算精度，保证浮力调节系统流量的精确控制。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量精确控制的浮力调节系统，其特征在于包括：增压式油箱(1)、增压气囊(2)、齿轮流量计(3)、第一安全阀(5)、第二安全阀(6)、双向电机泵(7)、控制驱动器(8)、三位三通电磁开关阀(9)、第一油囊(11)、第二油囊(12)、第一单向阀(13)、第一过滤器(14)、第二过滤器(15)、第二单向阀(16)和减压阀(17)；其中，/n所述增压气囊(2)设置于所述增压式油箱(1)内；所述齿轮流量计(3)的一端与增压式油箱(1)相连接，所述齿轮流量计(3)的另一端与所述双向电机泵(7)的一个油口相连接；/n所述双向电机泵(7)的另一个油口与两路并行管路相连接，其中，一路并行管路上分别接有第二过滤器(15)和第一单向阀(13),作为液压油从增压式油箱(1)流向第一油囊(11)和第二油囊(12)的通道；另一路并行管路上分别接有减压阀(17)、第二单向阀(16)和第一过滤器(14),作为液压油从第一油囊(11)和第二油囊(12)流向增压式油箱(1)的通道；两路并行管路合并后与三位三通电磁开关阀(9)的一端相连接，三位三通电磁开关阀(9)的另一端与第二油囊(12)相连接，三位三通电磁开关阀(9)的另一端与第一油囊(11)相连接，其中，第一油囊(11)和第二油囊(12)并行连接；/n所述第一安全阀(5)的一端与第二安全阀(6)的另一端相连接，第一安全阀(5)的另一端与第二安全阀(6)的一端相连接，第二安全阀(6)的另一端与所述双向电机泵(7)的另一个油口相连接，第二安全阀(6)的一端与所述双向电机泵(7)的一个油口相连接；/n所述齿轮流量计(3)与所述控制驱动器(8)相连接，所述控制驱动器(8)与所述双向电机泵(7)相连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种流量精确控制的浮力调节系统，其特征在于包括：增压式油箱(1)、增压气囊(2)、齿轮流量计(3)、第一安全阀(5)、第二安全阀(6)、双向电机泵(7)、控制驱动器(8)、三位三通电磁开关阀(9)、第一油囊(11)、第二油囊(12)、第一单向阀(13)、第一过滤器(14)、第二过滤器(15)、第二单向阀(16)和减压阀(17)；其中，
所述增压气囊(2)设置于所述增压式油箱(1)内；所述齿轮流量计(3)的一端与增压式油箱(1)相连接，所述齿轮流量计(3)的另一端与所述双向电机泵(7)的一个油口相连接；
所述双向电机泵(7)的另一个油口与两路并行管路相连接，其中，一路并行管路上分别接有第二过滤器(15)和第一单向阀(13),作为液压油从增压式油箱(1)流向第一油囊(11)和第二油囊(12)的通道；另一路并行管路上分别接有减压阀(17)、第二单向阀(16)和第一过滤器(14),作为液压油从第一油囊(11)和第二油囊(12)流向增压式油箱(1)的通道；两路并行管路合并后与三位三通电磁开关阀(9)的一端相连接，三位三通电磁开关阀(9)的另一端与第二油囊(12)相连接，三位三通电磁开关阀(9)的另一端与第一油囊(11)相连接，其中，第一油囊(11)和第二油囊(12)并行连接；
所述第一安全阀(5)的一端与第二安全阀(6)的另一端相连接，第一安全阀(5)的另一端与第二安全阀(6)的一端相连接，第二安全阀(6)的另一端与所述双向电机泵(7)的另一个油口相连接，第二安全阀(6)的一端与所述双向电机泵(7)的一个油口相连接；
所述齿轮流量计(3)与所述控制驱动器(8)相连接，所述控制驱动器(8)与所述双向电机泵(7)相连接。


2.根据权利要求1所述的流量精确控制的浮力调节系统，其特征在于：所述双向电机泵(7)包括双向齿轮泵(71)和伺服电机(72)；其中，
所述双向齿轮泵(71)和所述伺服电机(72)相连接；
所述齿轮流量计3的另一端与所述双向齿轮泵(71)的一个油口相连接；
所述双向齿轮泵(71)的另一个油口与两路并行管路相连接；
第二安全阀(6)的一端与所述双向齿轮泵(71)的一个油口相连接，第二安全阀(6)的另一端与所述双向齿轮泵(71)的另一个油口相连接。


3.根据权利要求2所述的流量精确控制的浮力调节系统，其特征在于：所述控制驱动器(8)包括驱动输出接口(81)、信号采集接口(82)、控制供电接口(83)、系统信号接口(84)、功率供电接口(85)和控制驱动器本体(86)；其中，
所述驱动输出接口(81)、所述信号采集接口(82)、所述控制供电接口(83)、所述系统信号接口(84)和所述功率供电接口(85)均与所述控制驱动器本体(86)相连接；
所述齿轮流量计(3)的另一端与所述信号采集接口(82)相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋满存，朱熠，朱凤晴，牟蓬涛，李国强，杨晨炜，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11