双伺服阀电液位置系统的自动控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，属于电液位置伺服控制技术领域。该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后，根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。本发明专利技术充分利用两个伺服阀的并联控制功能，既保证了大行程时的系统响应速度又保证了稳态时的系统控制精度。

【技术实现步骤摘要】
双伺服阀电液位置系统的自动控制方法
本专利技术涉及电液位置伺服控制
，特别是指一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法。
技术介绍
电液位置伺服系统通过伺服阀电信号的输入来实现液压系统的位置控制，具有大功率输出、高精度、快速响应等突出特点，成为现代工业中一门非常重要的技术。对于电液位置系统的性能评价，一般从稳定性、快速性、精确性等三方面入手。双伺服阀电液位置系统是指采用两个电液伺服阀，通过合理的控制策略，将两个伺服阀并联使用实现系统的控制功能，以满足稳定、快速、精确的系统运行性能。目前，双伺服阀电液位置系统应用比较广泛，对于双伺服阀的使用，主要有几种工作方式：1)一用一备方式，一个伺服阀处于工作状态，另外一个伺服阀处于备用状态；2)并联共用方式，同一时刻两个伺服阀同时处于工作状态；3)动态选择方式，根据控制偏差大小动态选择单伺服阀工作还是双伺服阀工作。在已有论文方面，论文“双阀控制在电液位置系统中的应用研究”(哈尔滨铁道科技,借鉴与应用，2014:41～42)阐述了一种双阀控制策略，其采用了大流量和小流量的两种不同伺服阀，每个伺服阀液压回路有单独的PID控制器对其进行闭环控制，两个伺服阀同时工作，根据权重系数的不同来分配两个伺服阀电流的大小，该种控制方式需要调整两套PID控制参数，系统调试过程复杂，且其中任意一个伺服阀出现了问题，都对伺服系统产生很大的影响。论文“双阀并联电液位置控制系统研究”(机械工程学报,2000,36(9):72～75)阐述了一种采用大流量换向阀和小流量比例阀对电液位置系统进行控制的方法，该方法在大流量换向阀投切转换时，会存在系统流量的突变，即是一个非连续的调节过程，一般情况下，其控制精度也不理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，该方法提供一种主辅伺服阀双阀并联控制策略，根据电液位置系统闭环控制器输出量的大小，采用分段变斜率的方法动态计算每个伺服阀的控制电流，实现对电液位置系统快速、高精度的自动控制功能。该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。该方法包括步骤如下：(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流。其中，步骤(3)中主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量的计算公式如下：其中，m0，m1为主伺服阀变斜率函数的一次项系数，m2，m3为辅助伺服阀变斜率函数的一次项系数，b1为主伺服阀变斜率函数的常数项，b2，b3为辅助伺服阀变斜率函数的常数项，各参数计算公式为：b1＝y1-m1x1,b2＝-m2x1,b3＝y2-m3x2；Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2为辅助伺服阀的输出分量；u为闭环控制器的输出量；x1，x2为分段调节参数；y1，y2为斜率调节参数。步骤(4)中控制电流的计算公式如下：其中，I1为主伺服阀控制电流，I2为辅助伺服阀控制电流，Scl1为主伺服阀控制电流量程，Scl2为辅助伺服阀控制电流量程。步骤(1)中双伺服阀电液位置系统中的两个伺服阀流量相等，且主伺服阀和辅助伺服阀在线进行选择切换。步骤(2)中闭环控制系统达到稳态的判断依据为：闭环控制器的设定值Ctrref保持不变，同时闭环控制偏差e满足|e|≤ε，并且保持一段时间Td，其中，ε为系统稳态阈值参数，Td为系统稳态时间参数，取值范围为100～500ms。步骤(2)中锁定的辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2为n个PLC扫描周期内闭环控制器输出量的平均值，即：其中，u(i)为第i个PLC扫描周期闭环控制器输出量，n为PLC周期个数，取值范围为0<n<200。步骤(2)和步骤(3)中电液位置系统闭环控制采用积分分离PI控制器，闭环控制器输出量u计算公式为：u＝Kp·e+∫βKi·e，其中，e＝Ctrref-Ctract，u为积分分离PI控制器输出量，Kp为比例增益，Ki为积分系数，e为闭环控制偏差，Ctrref为闭环控制器的设定值，Ctract为闭环控制器的反馈值，β为积分开关系数，δ为积分分离的阈值参数；积分分离PI控制器输出量u的取值范围为：-100≤u≤100。步骤(3)中分段调节参数x1，x2满足：0<x1<x2<100；斜率调节参数y1，y2满足：0≤y1≤100，0≤y2≤100；x1，x2，y1，y2参数根据电液位置系统的控制精度和响应速度要求进行调整。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术所述方法通过一个闭环控制器实现对两个伺服阀的控制，采用分段变斜率的方法动态计算两个伺服阀控制器输出分量，在控制偏差较大时，主辅两个伺服阀同时工作，加大流量以保证电液位置系统的响应速度，在控制偏差较小时，只有主伺服阀工作，降低流量以保证电液位置系统的控制精度，并且两个伺服阀的给定值为连续调节方式，保证了调节过程平稳性，不会对伺服系统造成冲击。主伺服阀和辅助伺服阀可以在线进行选择切换，当主伺服阀零位精度变差以后，与辅助伺服阀进行在线选择切换，不影响电液位置系统的继续使用。该方法实现简单，在不增加任何硬件的前提下即可以实现，成本低，效果明显。附图说明图1为本专利技术伺服阀分段变斜率示意图；图2为本专利技术实施例中电液位置系统阀组示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法。如图1所示，该方法首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。具体包括步骤如下：(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流。下面结合具体实施例予本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：首先选择确定电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀，以辅助伺服阀单阀工作模式进行闭环控制并锁定其零漂补偿值，然后以双阀工作模式进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算每个伺服阀的输出分量，最后根据伺服阀量程计算出每个伺服阀的控制电流。


2.根据权利要求1所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)选择确定双伺服阀电液位置系统中的主伺服阀和辅助伺服阀；
(2)以辅助伺服阀单阀工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，当闭环控制系统达到稳态以后，锁定此时的闭环控制器输出量作为辅助伺服阀的零漂补偿值uLk2；
(3)以双阀并联工作模式对双伺服阀电液位置系统进行闭环控制，采用分段变斜率方法动态计算主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量；
(4)根据每个伺服阀输出分量的大小，分别计算其控制电流。


3.根据权利要求2所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中主伺服阀和辅助伺服阀的输出分量的计算公式如下：



其中，m0，m1为主伺服阀变斜率函数的一次项系数；m2，m3为辅助伺服阀变斜率函数的一次项系数；b1为主伺服阀变斜率函数的常数项；b2，b3为辅助伺服阀变斜率函数的常数项，各参数计算公式为：b1＝y1-m1x1,b2＝-m2x1，b3＝y2-m3x2；Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2为辅助伺服阀的输出分量；u为闭环控制器的输出量；x1和x2为分段调节参数；y1和y2为斜率调节参数。


4.根据权利要求2所述的双伺服阀电液位置系统的自动控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中控制电流的计算公式如下：



其中，I1为主伺服阀控制电流，I2为辅助伺服阀控制电流，Scl1为主伺服阀控制电流量程，Scl2为辅助伺服阀控制电流量程，Sv1为主伺服阀的输出分量；Sv2...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓怀，王伟，张飞，刘禹汐，
申请(专利权)人：北京科技大学设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11