[发明专利]多腔体液压缸及其控制系统和控制方法

权利要求书

1.一种多腔体液压缸的控制方法，包括多腔体液压缸和多腔体液压缸的控制系统，多腔体液压缸包括复合缸筒(1)和复合活塞杆(2)，所述复合缸筒(1)包括外缸筒(107)和内缸筒(103)，所述内缸筒(103)与外缸筒(107)同轴布设，并且所述内缸筒(103)设置在外缸筒(107)内，所述内缸筒(103)与外缸筒(107)的一端密封，另一端开口，所述复合活塞杆包括外活塞杆(203)和内活塞杆(204)，所述外活塞杆(203)和所述内活塞杆(204)的一端固联在一起，所述内活塞杆(204)的另一端设置在内缸筒(103)内且内活塞与所述内缸筒(103)大小相匹配，所述外活塞杆(203)的另一端设置在外缸筒与内缸筒之间的间隙中且外活塞与外缸筒与内缸筒之间的间隙大小相匹配，所述外活塞杆(203)在外缸筒与内缸筒之间的间隙中形成的有杆腔为第三空腔C，无杆腔为第二空腔B，所述内活塞杆(204)在内缸筒(103)中形成的有杆腔为第四空腔D，无杆腔为第一空腔A，所述第一空腔A、第二空腔B、第三空腔C、第四空腔D均设有油路与外部控制油路连通，所述复合缸筒(1)通过压力传感器(102)与端环(101)连接，所述复合活塞杆(2)上设有检测复合活塞杆(2)负载力的负载力传感器(7)，所述内缸筒(103)与外缸筒(107)之间通过第一密封套筒(106)密封，所述外活塞杆(203)与外缸筒(107)内壁和内缸筒(103)外壁之间通过第二密封套筒(108)密封，所述内缸筒(103)与外缸筒(107)之间通过第一端盖(105)和第二端盖(112)固连在一起，所述多腔体液压缸的控制系统，用于控制上述多腔体液压缸，所述第一空腔A、第二空腔B、第三空腔C、第四空腔D分别与开关阀组(3)中的第一开关阀的油口C₁、第二开关阀的油口C₂、第三开关阀的油口C₃和第四开关阀的油口C₄连接，所述第一开关阀的油口A₁、所述第二开关阀的油口A₂、所述第三开关阀的油口A₃和所述第四开关阀的油口A₄并联后与比例节流阀(4)的出油口连通，所述第一开关阀的油口B₁、所述第二开关阀的油口B₂、所述第三开关阀的油口B₃和所述第四开关阀的油口B₄并联后通过低压回油通道T_s与油箱连通，所述比例节流阀(4)的高压进油口与恒压变量泵(5)和安全溢流阀(6)构成的动力源的高压出油口连通；

其特征在于，所述复合活塞杆设置一个检测复合活塞杆负载力的负载力传感器，设负载力传感器的实时变负载为F_Ln，设整个多腔体液压缸的有效作用面积为Ae，

设：

所述第一空腔A进油时对应的作用面积为A_l1，

所述第二空腔B进油时对应的作用面积为A_l2，

所述第四空腔D进油时对应的作用面积为A_l3，

所述第三空腔C进油时对应的作用面积为A_r，

所述四个开关阀的控制为x_k[k＝1，2，3，4],x_k对应开关阀的两种位置状态，设x_k的值为0或1，当x_k为0时，对应开关阀关闭，当x_k为1时，对应开关阀开启，

通过控制所述四个开关阀的不同位置组合，得到不同的有效作用面积Ae，整个多腔体液压缸的有效作用面积为Ae可以用如下公式表达：

Ae＝A_l1·x₁+A_l2·x₂+A_l3·x₃-A_r·x₄

设P_s和Q_s为泵源的输出压力和流量，P_n和Q_n分别为第n个执行器的负载压力和负载流量，设△W为系统由控制阀导致的总的功率节流损失，则：

ΔW=PsQs-Σ1NPnQn]]> 1

当△W为零时系统功耗最小，则只要使得负载压力P_n在与泵源压力P_s相等时，公式如下：

ΔW=Ps(Qs-Σ1NQn)]]>

则系统功耗消耗最小为零；

设Ae_n为第n个执行器的理想有效作用面积：

Ae_n＝F_Ln/P_n

选取与Ae_n的值最接近的有效作用面积Ae为所要选择的有效作用面积，从而可以确定四个开关阀的组合，实现多腔体液压缸动作。

2.根据权利要求1所述的多腔体液压缸的控制方法，其特征在于：所述第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀和第四开关阀均为两位三通电磁开关阀。