[发明专利]一种双阀并联的电液伺服系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种双阀并联的电液伺服系统包括柱塞泵、三相电机、三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀，所述三相电机与柱塞泵连接，柱塞泵的进油口与油箱连接；柱塞泵的出油口连接单向阀和回油滤油器；回油滤油器和溢流阀均设置在主回油管路上；所述三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀连接，所述三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀的信号端与控制电路模块连接。其控制方法为先对双阀并联的电液伺服系统内的参数进行定义；然后对双阀并联的电液伺服系统输入输出条件进行约束；再输入输出模块中输出的数值进行初始化；最后实现模块的实时控制功能。本发明能够实现对两阀的优化配置与控制并对电液伺服系统的精度控制。

技术领域

本发明属于机械工程领域，特别涉及一种双阀并联的电液伺服系统及其控制方法。

背景技术

液压技术于相较于电动与气动元件，在同等条件下液压元件具有更高的功率与力矩和更小的体积，这使得电液伺服系统在结构上可以更加紧凑，同时具有更快的响应速度。因此电液伺服控制技术得以广泛应用于海洋工程、工业生产、航天技术等领域中。但是随着市场对电液伺服技术的进一步开发和使用，对于电液伺服系统的精度与要求越来越高，相应的需要对其系统指标提出更高的要求，其中包括系统的控制精度、动态响应性能与瞬间流量等。在实际工况中，遇到对控制元件(伺服阀/比例阀)响应速度要求非常高，输出流量很大，同时要求成本低，可靠性非常高的电液伺服系统，仅前面两点，目前国内外市场上没有可以满足要求的产品。所以无论在技术方面还是经济方面，依靠提升单个电磁阀的性能来提升电液伺服系统性能的方式事倍功半，且越来越难以满足工业生产的需求。采用双阀并联控制技术方案，可以同时满足系统快响应速度、大输出流量、高可靠性3个方面的要求。

现有技术通过小流量三位四通比例方向阀和大流量三位四通电磁换向阀并联设置。通过不同阀的分时控制，实现对液压缸位置的快速调节和精确调节。现有技术通过并联大范围粗调节的开关型换向阀和小范围高精度连续调节的比例阀组成的双阀并联分级控制装置，从而实现对装置快速精细的控制。

但其双阀并联系统只是简单的将两个不同的阀进行分时控制使用。虽然在一定程度上实现了针对各个阀的物理特性，选择合理的工况条件进行使用。但其在流量控制上并没有实现双阀的并联，依然是每个工况下的单阀控制。如果在低成本约束的条件下，在保证系统的快速精确时，上述方法的在精确定位时并不能实现大流量。

现有技术通过控制电磁阀通断状态，可以动态改变两个伺服阀的连接关系，提高设备的可靠性，实现对负载的高速大流量控制。

但其双阀并联电液伺服系统只是简单的将两个相同的伺服阀并联组成的系统装置，其系统只是简单的将两个相同的伺服阀同步控制使用，并没有根据不同的工况，针对阀的不同物理特性进行控制。如果在大流量约束的条件下，在保证系统的快速精确时，上述方法的成本并没有降低。

因此，为了解决双阀并联的大流量、高响应和低成本的控制问题，需要根据各阀的物理特性，研究实现对双阀的在线优化配置与控制方法，充分发挥其性能优势。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种通过将大流量比例阀和小流量伺服阀并联，并以PID控制为内环控制、多变量预测控制为外环控制的复合控制算法，实现对两阀的优化配置与控制，实现对电液伺服系统的精度控制的双阀并联的电液伺服系统及其控制方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种双阀并联的电液伺服系统，包括柱塞泵、三相电机、三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀，所述三相电机与柱塞泵连接，柱塞泵的进油口与油箱连接；柱塞泵的出油口连接单向阀和回油滤油器；回油滤油器和溢流阀均设置在主回油管路上；所述三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀连接，三位四通伺服电磁阀的一端与回油滤油器，三位四通伺服电磁阀的另一端与液压缸连接，所述三位四通伺服电磁阀和三位四通比例电磁阀的信号端与控制电路模块连接。