一种协同式高精度液压双缸同步系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于高速开关阀和模糊控制策略的闭环协同式高精度液压双缸同步系统及其控制方法。系统包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；方法为利用系统的高速开关阀数字信号可控以及平均流量线性特性的优势，通过模糊控制器中固化的模糊控制策略对液压缸同步控制，提高或降低高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变化。同现有技术相比：高速开关阀的数量可以根究实际需求改变，能够适应不同情况的需要，增大了流量调节范围，扩大了应用范围；可以根据实际的双缸同步精度要求调整，应用范围更广，双缸同步精度更高；有效实现了计算机控制系统与液压系统的有机结合。

【技术实现步骤摘要】
一种协同式高精度液压双缸同步系统及其控制方法
：本专利技术属于液压传动与控制
，涉及一种液压缸双缸同步系统及其控制方法，尤其涉及一种基于高速开关阀和模糊控制策略的闭环协同式高精度双缸同步系统及其控制方法。
技术介绍
：目前针对液压系统双缸同步控制的研究比较多，常用的控制阀为比例换向阀，控制策略基本采用Proportional-Integral-Derivative(PID)控制，这种控制方法在实际应用中的同步控制效果不佳，双缸之间依然存在较大的同步误差。而基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式双缸同步控制方法是指利用高速开关阀的流量特性以及模糊控制策略，通过对液压缸的协同速度控制实现双缸同步控制的方法，此项技术将大大促进双缸同步控制
的发展。在本专利技术以前的现有技术中，关于对基于高速开关阀的双缸同步控制方法的研究主要是湖南师范大学的刘忠教授和他的学生何谦，他们的研究成果主要体现在：何谦2008年的硕士学位论文《基于高速开关阀的液压同步控制系统设计与研究》、2009年1月第1期的《制造技术与机床》中的《高速开关阀的液压同步系统设计》、2010年7月第7期的《制造技术与机床》中的《高速开关阀直控式闭环液压同步系统》、2010年12月第12期的《制造技术与机床》中的《液压举升机构的高精度同步控制系统设计与仿真》、2009年3月第3期的《建筑机械》中的《基于高速开关阀的液压同步系统》、2011年1月第1期的《机械与电子》中的《单阀直控式高速开关阀液压同步系统数学模型的建立》。其采用高速开关阀进行同步控制的原理(如图1所示)是：将高速开关阀串联到液压执行器的回油管路上，采集两个液压执行器的位移信号，并以两个位移的差值信号为基信号，经模糊自适应PID控制器生成脉冲控制信号，将脉冲信号放大后对高速开关阀进行控制。通过对高速开关阀的控制实现对液压执行器的控制，进而实现同步控制。在上述同步控制方法中，由于将高速开关阀串联到液压油路中，且高速开关阀的通流流量有限，导致对液压执行器的运行状态产生影响，降低了液压执行器的最大运行速度，即该方法存在适用范围小、同步精度低、且高速开关阀对系统状态的影响较大的缺点。
技术实现思路
：针对上述现有技术状况，本专利技术的目的在于：提出一种控制精度高，适用范围广、基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式双缸同步系统及其控制方法。现将本专利技术技术解决方案叙述如下：本专利技术一种协同式高精度双缸同步控制系统：其特征在于：(如图2所示)包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；所述的位移传感器与液压缸固定连接，并实时测量液压缸的位移信息送入模糊控制器；所述的两组并联的高速开关阀组分别与液压缸并联，每组高速开关阀组中高速开关阀的数量根据实际需求改变；所述的模糊控制器中固化有控制策略；模糊控制器输出的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀组中高速开关阀的阀口开度。本专利技术进一步提供一种协同式高精度双缸同步控制系统：其特征在于：所述的高速开关阀的阀口开度与高速开关阀的平均流量之间存在严格的线性关系且高速开关阀工作在线性工作区域；输入高速开关阀的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀的阀口开度，间接通过平均流量的控制实现对液压缸的速度控制。本专利技术还提供一种协同式高精度双缸同步控制方法：其特征在于：所述的控制方法是指充分利用系统的高速开关阀数字信号可控以及平均流量线性特性的优势，通过模糊控制器中固化的模糊控制策略实现对液压缸的协同式高精度同步控制；具体包括以下步骤：步骤1：由系统采集卡的端口采集两个位移传感器的位移信息并进行比较；步骤2：定义模糊控制策略：步骤2.1：左缸位移减右缸位移的不同类型位移误差信号分别为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，负值指所有误差为负的情况，正值指所有误差为正的情况；步骤2.2：左缸位移减右缸位移的不同类型位移误差变化量信号分别为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差趋势项信号；步骤2.3：其余为模糊控制器的输出量，零、正小、正中、正大分别表示模糊控制器产生的不同占空比类型的脉冲控制信号。步骤3：当左缸位移小于右缸位移或左缸位移大于右缸位移时，输出零类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；步骤4：当左缸位移等于右缸位移时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；步骤4.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正时输出零类控制信号；步骤4.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为零时输出零类控制信号；步骤4.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负小时输出零类控制信号；步骤4.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出零类控制信号；步骤5：当左缸位移减右缸位移为负小类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；步骤5.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正大或正中时输出零类控制信号；步骤5.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正小时输出正小类控制信号；步骤5.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为零时输出正中类控制信号；步骤5.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；步骤6：当左缸位移减右缸位移为负中类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；步骤6.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负大时输出零类控制信号；步骤6.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负中时输出正小类控制信号；步骤6.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负小时输出正中类控制信号；步骤6.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；步骤7：当左缸位移减右缸位移为负大类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；步骤7.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正大时输出正小类控制信号；步骤7.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正中时输出正中类控制信号；步骤7.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；步骤8：当双缸位移差较大时，提高控制快缸高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变慢，同时降低控制慢缸高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变快；步骤9：当双缸位移差较小时，减小控制两个高速开关阀组的数字脉冲控制信号之间的占空比之差，并使两个数字脉冲控制信号占空比均保持在较低的水平。上述方法的具体控制策略如表1、2所示。表1左缸系统采用的模糊控制规则表2右缸系统采用的模糊控制规则表1、2中列标题为位移误差(左缸位移减右缸位移)，负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差信号，负值指所有误差为负的情况，正值指所有误差为正的情况；行标题为位移误差变化量信号，负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差趋势项信号；其余为模糊控制器的输出量，零、正小、正中、正大分别表示模糊控制器产生的不同占空比类型的脉冲控制信号。本专利技术同现有技术相比的优越性在于：(1)协同式双缸同步控制系统回路中两组高速开关阀组分别与液压缸并联，高速开关阀组中高速开关阀的数量可以根究实际需求改变，能够适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协同式高精度液压双缸同步系统及：其特征在于：包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；所述的位移传感器与液压缸固定连接，并实时测量液压缸的位移信息送入模糊控制器；所述的两组并联的高速开关阀组分别与液压缸并联，每组高速开关阀组中高速开关阀的数量根据实际需求改变；所述的模糊控制器中固化有控制策略；模糊控制器输出的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀组中高速开关阀的阀口开度。

【技术特征摘要】
1.一种协同式高精度液压双缸同步系统，其特征在于：包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；所述的位移传感器与液压缸固定连接，并实时测量液压缸的位移信息送入模糊控制器；所述的两组并联的高速开关阀组分别与液压缸并联，每个液压缸并联一组高速开关阀组，每组高速开关阀组中高速开关阀的数量根据实际需求改变，每组高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：高钦和，杨志勇，宋海洲，马长林，管文良，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二炮兵工程学院，
类型：发明
国别省市：