【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直线驱动装置类，尤其涉及一种基于数字智能控制的水液压eha驱动装置及控制方法。
技术介绍
1、近年来，直接以水(过滤后的天然水，包括海水和淡水)代替矿物油作为工作介质的水液压传动与控制技术获得了突破性的进展，而且在广泛的工程应用中，相比传统油液压传动证明了具有环保、洁净、高效、使用维护方便、运行成本低等突出优越性。水液压传动与控制技术已经被广泛的应用于高压水雾化、海水淡化、高压水清洗、舞台驱动与控制、潜器浮力调节系统、海洋工程以及其他传动与控制领域。
2、电静液作动器(electro-hydraulic actuator，eha)英文简称eha，是近年来国内外各大液压厂商所追逐热点产品，是未来液压技术智能化应用的风口产品。eha同时具有电气系统能量传递效率高，控制简单和液压系统功率密度大，体积紧凑的多重突出优点，广泛应用于与航空工业如飞机舵面控制、农业机械升降、工业自动化大扭力阀门开关、风力发电机转子锁定等大扭力场景。目前市场可见产品均为以矿物质油作为工作介质的油液压eha系统，例如美国parker公司eha产品、德国rexroth公司具有智能化接口的eha产品、voith公司eha产品、国内浙江大学、大连海事大学等高校科研类产品均为油液压eha系统产品。以纯净水做为介质水液压eha产品尚未见诸报道，如环境相容性要求极高的食品卫生行业、有明火的易燃易爆的冶金行业等、对环境污染控制有要求的水下作业及水下舞台控制等，油液压eha系统应该明显受到了限制。
技术实现思路>
1、为解决目前传统油液压eha系统无法满足对污染、防爆等环境要求较高的场景应用，本专利技术在现有水液压技术研究的基础上，提供了一种基于数字智能控制的水液压eha驱动装置。
2、本专利技术包括伺服电机、水液压双向轴向柱塞泵、数字流量控制阀组、膨胀水箱、双作用水液压缸、电控单元、位置传感器，以其为驱动装置为所需设备提供直线运动动力。电控单元通过接受外部信号作为执行指令后，分别发送动作指令给伺服电机、数字流量控制阀组做出相应的动作，伺服电机带动水液压双向轴向柱塞泵动作，以水作为工作介质，在数字流量控制阀组的调节作用下，驱动双作用水液压缸开始动作；动作开始后，电控单元通过采集位置传感器的位置信号作为pid控制的反馈信号实现位置控制的闭环调节。
3、电控单元是以位置传感器的位置信号作为反馈，通过模糊pid控制方式调节伺服电机带动水液压双向轴向柱塞泵动作转速实现流量模糊控制，控制目标值逼近收敛值，后通过精确pid控制数字流量控制阀组，实现系统装置的精确控制。
4、伺服电机及所带动水液压双向轴向柱塞泵动作转速均为高速设备，峰值转速大于10000r/min。
5、水液压双向轴向柱塞泵为双作用泵，即改变电机转向，进出口可互换，其内部配流结构为双向对称盘配流方式，斜盘错配角为零，内部主要摩擦副材料为金属对碳化硅陶瓷。
6、本专利技术的技术效果体现在：
7、1、系统单元液压件采用水液压元件，介质不燃不爆，绿色无污染，可应用于油液压eha产品应用受限的场合。
8、2、采用水液压对称设计的水液压轴向柱塞泵，配流结构为双向对称盘配流设计，斜盘错配角为零，保证水液压轴向柱塞泵可以双向正反转工作。以实现eha系统正反向换向使用的要求。
9、3、本专利技术在传统泵控系统上增加水液压数字流量控制阀组，实现末端流量精确控制，提高末端控制相应速度和精度。电控单元是以位置传感器的位置信号作为反馈，通过模糊pid控制方式调节伺服电机带动水液压双向轴向柱塞泵动作转速实现流量模糊控制，控制目标值逼近收敛值，后通过精确pid控制数字流量控制阀组，实现系统装置的精确控制。分段控制方式，具有前段调节响应速度快，后端相应精准的双重有点，兼具模糊pid控制和精确pid控制的双重优点。
10、4、本专利技术所述的水液压数字流量控制阀组，为伺服控制节流阀和比例控制溢流阀的双阀并联系统。比例控制溢流阀主要通过采集末端执行负载大小动态调节压力大小；伺服控制节流阀通过末端位置信号动态精确调节阀口开度大小，以实现流量精确调节。数字流量控制阀组控制系统集成在装置电控单元，通过中央处理器进行精确pid控制运算，通过模拟电压信号控制伺服控制器和比例控制器。
11、5、水液压轴向柱塞泵采用全水润滑设计；采用不锈钢和陶瓷作为摩擦副，高转速设计；动摩擦副均采用间隙密封结构，无软质密封件，峰值转速大于10000r/min，回程机构为强制回程机构，尽量避免采用弹簧回程，避免超高速运转状态下的颤振现象。全水润滑结构，解决了油水分离结构带来的工作介质污染问题，免维护，有效降低使用成本。
12、6、伺服节流阀及比例溢流阀芯采用差压控制，主阀芯运动液动力有效作用面积极小，在同等压力和流量控制的情况下，限压溢流主弹簧的设计和制造更为简单。采用机械和液力双阻尼的结构配合，有效的避免一般水液压溢流阀工作中振动大、噪声大、调压精度低、工作稳定性差等突出缺点，提高了系统工作的稳定性。
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1.一种基于数字智能控制的水液压EHA驱动装置及控制方法，其特征在于它包括：伺服电机(1)、水液压双向轴向柱塞泵(2)、数字流量控制阀组(3)、膨胀水箱(4)、双作用水液压缸(5)、电控单元(6)、位置传感器(7)，以其为驱动装置为所需设备提供直线运动动力；所述的电控单元(6)通过接受外部信号作为执行指令后，分别发送动作指令给伺服电机(1)、数字流量控制阀组(3)做出相应的动作，伺服电机(1)带动水液压双向轴向柱塞泵(2)动作，以水作为工作介质，在数字流量控制阀组(3)的调节作用下，驱动双作用水液压缸(5)开始动作；动作开始后，电控单元(6)通过采集位置传感器(7)的位置信号作为PID控制的反馈信号实现位置控制的闭环调节。
2.根据权利1所述的一种基于数字智能控制的水液压EHA驱动装置及控制方法，其特征在于，电控单元(6)是以位置传感器(7)的位置信号作为反馈，通过模糊PID控制方式调节伺服电机(1)带动水液压双向轴向柱塞泵(2)动作转速实现流量模糊控制，控制目标值逼近收敛值，后通过精确PID控制数字流量控制阀组(3)，实现系统装置的精确控制；通过负载敏感控制系统方法
3.根据权利1所述的一种基于数字智能控制的水液压EHA驱动装置及控制方法，其特征在于，伺服电机(1)及所带动水液压双向轴向柱塞泵(2)动作转速均为高速设备，峰值转速大于10000r/min。
4.根据权利1所述的一种基于数字智能控制的水液压EHA驱动装置及控制方法，其特征在于，水液压双向轴向柱塞泵(2)为双作用泵，即改变电机转向，进出口可互换，其内部配流结构为双向对称盘配流方式，斜盘错配角为零，内部主要摩擦副材料为金属对碳化硅陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字智能控制的水液压eha驱动装置及控制方法，其特征在于它包括：伺服电机(1)、水液压双向轴向柱塞泵(2)、数字流量控制阀组(3)、膨胀水箱(4)、双作用水液压缸(5)、电控单元(6)、位置传感器(7)，以其为驱动装置为所需设备提供直线运动动力；所述的电控单元(6)通过接受外部信号作为执行指令后，分别发送动作指令给伺服电机(1)、数字流量控制阀组(3)做出相应的动作，伺服电机(1)带动水液压双向轴向柱塞泵(2)动作，以水作为工作介质，在数字流量控制阀组(3)的调节作用下，驱动双作用水液压缸(5)开始动作；动作开始后，电控单元(6)通过采集位置传感器(7)的位置信号作为pid控制的反馈信号实现位置控制的闭环调节。
2.根据权利1所述的一种基于数字智能控制的水液压eha驱动装置及控制方法，其特征在于，电控单元(6)是以位置传感器(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志恒，王钰林，龚平，王娟，李亚格，阮鑫磊，
申请(专利权)人：无锡华芯晟光智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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