一种数字伺服控制器及其在复合控制液压系统中的应用技术方案

本发明专利技术提供了一种数字伺服控制器及其在复合控制液压系统中的应用，涉及液压系统控制技术领域，数字伺服控制器包括壳体、显示屏、接线端子、PID运算模块、模式判断选择模块，PID运算模块包括指令信号输入端、比例运算模块、积分运算模块、微分运算模块、输出信号低通滤波模块、控制输出端、指令信号前馈控制模块、反馈信号输入端、反馈信号微分预制处理模块。数字伺服控制器在复合控制液压系统中应用时，实现对液压缸的压力闭环/位移开环复合控制或双闭环控制，满足高动态响应速度液压控制系统的使用需求，在稳定性和控制精度等方面性能优异可靠。靠。靠。

【技术实现步骤摘要】
一种数字伺服控制器及其在复合控制液压系统中的应用


[0001]本专利技术涉及液压系统控制
，尤其涉及一种数字伺服控制器及其在复合控制液压系统中的应用。

技术介绍

[0002]随着液压技术的不断发展，各种复杂工况对液压控制系统的控制精度、响应速度、稳定性等的要求越来越高，而数字控制器作为液压控制系统的核心部分，其稳定性、控制精度等在很大程度上直接决定了液压控制系统的控制性能。目前的数字控制器基本由两个或三个标准类型的放大器、PID控制器和信号发生器组成，来保证液压控制系统的控制精度、稳定性及响应速度等，且PID控制器基于经典的比例
‑
积分
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微分算法。这样存在接口不统一、使用不方便、操作不规范、控制精度存在误差等问题，适用范围具有一定的局限性。因此，为了满足高动态响应的控制系统的使用需求，需要设计一种数字伺服控制器，满足动态响应速度有较高要求的液压系统，实现位移开环/压力闭环复合控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种数字伺服控制器及其在复合控制液压系统中的应用，满足高动态响应速度液压控制系统的使用需求，在稳定性和控制精度等方面性能优异可靠，实现复合开环/闭环或双闭环控制。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种数字伺服控制器，包括壳体，所述壳体表面设有显示屏和若干接线端子，所述壳体内设有PID运算模块和模式判断选择模块；所述PID运算模块包括指令信号输入端、比例运算模块、积分运算模块、微分运算模块、输出信号低通滤波模块、控制输出端、指令信号前馈控制模块、反馈信号输入端、反馈信号微分预制处理模块；所述比例运算模块、积分运算模块以及微分运算模块并联后的输入端分别与指令信号输入端以及反馈信号输入端连接，输出端与输出信号低通滤波模块连接；所述输出信号低通滤波模块的输出端与控制输出端的输入端连接；所述指令信号前馈控制模块串联在指令信号输入端和控制输出端之间；所述比例运算模块及微分运算模块并联后的输入端与反馈信号微分预制处理模块的输出端连接，所述反馈信号微分预制处理模块的输入端与反馈信号输入端连接；所述指令信号输入端还与模式判断选择模块连接。
[0006]通过采用上述技术方案，数字伺服控制器采用先进的PID数字处理算法，PID运算模块在原有的比例运算模块、积分运算模块和微分运算模块的基础上增加了输出信号低通滤波模块、指令信号前馈控制模块和反馈信号微分预制处理模块。指令信号从指令信号输入端输入后，在经过比例运算模块、积分运算模块和微分运算模块运算的同时，经过指令信号前馈控制模块先行反馈到输出控制端，起到前馈提醒作用，提高控制输出端的响应速度和稳定性。控制输出端反馈的信号从反馈信号输入端单向输入，经过比例运算模块、积分运算模块和微分运算模块的运算进行信号纠偏，提高控制输出端的控制精度，减小误差。其
中，反馈信号还经过反馈信号微分预制处理模块处理再进行比例运算模块和积分运算模块的进一步处理，叠加信号、强化指令，进一步提高控制精度、减小误差。控制指令输入到控制输出端之前，先经过输出信号低通滤波模块的过滤，过滤不必要的杂波，提高信号的稳定性。其中，模式判断选择模块自动识别压力信号或位移信号，交替转换控制信号，达到开环/闭环运动或双闭环运动的无缝切换控制状态。上述数字伺服控制器能够满足高动态响应速度液压控制系统的使用需求，在稳定性和控制精度等方面性能优异可靠，实现复合开环/闭环或双闭环控制。
[0007]进一步地，所述接线端子包括压力信号输入端子、位移信号输入端子、输出端子、反馈端子，所述压力信号输入端子、位移信号输入端子与指令信号输入端连接，所述输出端子与控制输出端连接，所述反馈端子与反馈信号输入端连接。
[0008]通过采用上述技术方案，利用压力信号输入端子、位移信号输入端子、输出端子、反馈端子实现PID运算模块和液压控制系统外部部件之间的连接，结构简单且方便操作。
[0009]进一步地，所述接线端子还包括位移传感器端子、电源端子、使能端子以及接地端子，所述位移传感器端子与指令信号输入端连接，所述电源端子连接电源，所述使能端子连接电源通断开关，所述接地端子接地。
[0010]通过采用上述技术方案，位移传感器端子和位移信号输入端子为位移信号的输入提供两种可能性，可根据实际使用需求选择，提高数字伺服控制器使用的灵活性和适用范围。电源端子和使能端子实现数字伺服控制器整体使用的通断，接地端子接地保证数字伺服控制器使用的安全性。
[0011]进一步地，所述压力信号输入端子、位移信号输入端子为主机指令采用差分输入模式的模拟量输入，所述反馈端子为单端输入模式的模拟量输入，所述输出端子为单端输出模式的模拟量输出。
[0012]通过采用上述技术方案，压力输入信号、位移输入信号、反馈信号和输出信号均为连续的模拟量，更为高效，直接明了，更为准确，有效提高控制精度。
[0013]进一步地，所述压力信号输入端子的压力值信号模拟量为0
‑
10V，所述位移信号输入端子的位移值信号模拟量为
±
10V，所述反馈端子反馈的信号模拟量为0
‑
10V。
[0014]通过采用上述技术方案，模拟量大小的设定在满足数字伺服控制器使用需求的前提下，避免数字伺服控制器使用过于复杂，有效降低使用成本。
[0015]进一步地，所述位移传感器端子及使能端子为数字量输入，所述位移传感器端子的位移传感器信号为由高速差模转换器将位移电平差动信号转换成的24V电平数字信号，所述使能端子输入的使能信号为由主机控制输入的24V电平CMOS数字量。
[0016]通过采用上述技术方案，位移传感器端子、使能端子采用数字量输入，简介明了，有效降低操作难度，降低误操作的可能性。
[0017]一种数字伺服控制器在复合控制液压系统中的应用，包括数字伺服控制器，所述压力信号输入端子连接主机输入压力信号，所述位移信号输入端子或位移传感器端子连接主机输入位移信号，所述电源端子连接电源，所述使能端子连接电源通断开关，所述接地端子接地；所述输出端子连接比例伺服阀和行程开关，所述比例伺服阀和行程开关分别连接液压缸，所述液压缸连接负载；所述液压缸的无杆腔连接有压力传感器A，有杆腔连接有压力传感器B，所述压力传感器A和压力传感器B与数字伺服控制器中的反馈端子连接。
[0018]进一步地，所述液压缸利用压力传感器A和压力传感器B与数字伺服控制器之间形成压力闭环控制，所述液压缸利用行程开关与数字伺服控制器之间形成位移开环控制。
[0019]通过采用上述技术方案，利用数字伺服控制器可实现复合控制模式，可以根据液压缸运动负载情况自由切换位移开环/压力闭环控制状态。当液压缸未接触负载时，压力传感器A和压力传感器B检测的有杆腔和无杆腔之间的压力反馈差值较小，数字伺服控制器执行位移开环控制，利用行程开关控制位置调节。当液压缸接触负载，压力反馈差值接近压力信号输入端子输入的压力信号设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字伺服控制器，其特征在于：包括壳体(2)，所述壳体(2)表面设有显示屏(21)和若干接线端子(3)，所述壳体(2)内设有PID运算模块(4)和模式判断选择模块(5)；所述PID运算模块(4)包括指令信号输入端(41)、比例运算模块(42)、积分运算模块(43)、微分运算模块(44)、输出信号低通滤波模块(45)、控制输出端(46)、指令信号前馈控制模块(47)、反馈信号输入端(48)、反馈信号微分预制处理模块(49)；所述比例运算模块(42)、积分运算模块(43)以及微分运算模块(44)并联后的输入端分别与指令信号输入端(41)以及反馈信号输入端(48)连接，输出端与输出信号低通滤波模块(45)连接；所述输出信号低通滤波模块(45)的输出端与控制输出端(46)的输入端连接；所述指令信号前馈控制模块(47)串联在指令信号输入端(41)和控制输出端(46)之间；所述比例运算模块(42)及微分运算模块(44)并联后的输入端与反馈信号微分预制处理模块(49)的输出端连接，所述反馈信号微分预制处理模块(49)的输入端与反馈信号输入端(48)连接；所述指令信号输入端(41)还与模式判断选择模块(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种数字伺服控制器，其特征在于：所述接线端子(3)包括压力信号输入端子(31)、位移信号输入端子(32)、输出端子(33)、反馈端子(34)，所述压力信号输入端子(31)、位移信号输入端子(32)与指令信号输入端(41)连接，所述输出端子(33)与控制输出端(46)连接，所述反馈端子(34)与反馈信号输入端(48)连接。3.根据权利要求2所述的一种数字伺服控制器，其特征在于：所述接线端子(3)还包括位移传感器端子(35)、电源端子(36)、使能端子(37)以及接地端子(38)，所述位移传感器端子(35)与指令信号输入端(41)连接，所述电源端子(36)连接电源，所述使能端子(37)连接电源通断开关，所述接地端子(38)接地。4.根据权利要求3所述的一种数字伺服控制器，其特征在于：所述压力信号输入端子(31)、位移信号输入端子(32)为主机指令采用差分输入模式的模拟量输入，所述反馈端子(34)为单端输入模式的模拟量输入，所述输出端子(33)为单端输出模式的模拟量输出。5.根据权利要求4所述的一种数字伺服控制器，其特征在于：所述压力信号输入端子(31)的压力值信号模拟量为0
‑
10V，所述位移信号输入端子(32)的位移值信号模拟量为
±
10V，所述反馈端子(34)反馈的信号模拟量为0
‑
10V。6.根据权利要求5所述的一种数字伺服控制器，其特征在于：所述位移传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：林广，陈逸嘉，
申请(专利权)人：油威力液压科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：