[发明专利]双变量电动静液作动器的智能控制系统和方法

说明书

本发明公开了一种双变量电动静液作动器的智能控制系统和方法。包括变量调节机构、功率驱动单元、电机、变量柱塞三口泵、单向阀、蓄能器式增压油箱、安全阀、阻尼旁通阀、作动筒和多种传感器；所需控制位移量实时产生倾角模糊控制信号和转速控制信号；倾角模糊控制信号发送三通比例减压阀，带动直轴式轴向变量柱塞三口泵的斜盘运动位置，调节工作排量；转速控制信号发送到功率驱动单元，无刷直流主驱动电机旋转，调节工作转速；直轴式轴向变量柱塞三口泵受控制后，输出流量到作动筒，带动活塞杆移动，输出到负载。本发明有效提高重载工况下电动静液作动器的工作效率，减少电机发热量，增强电动静液作动器长时间工作能力，实现平衡。

技术领域

本发明涉及电动静液作动器控制领域的一种控制系统和方法，具体涉及一种双变量电动静液作动器智能控制系统和方法。

背景技术

电动静液作动器(EHA)是一种新型伺服作动器，其具有可靠性高、集成度高、效率高、功重比大、易于安装维护等优势，代替传统的集中油源阀控作动系统，在机器人、飞行器、潜艇等移动重载场合具有广泛的应用。根据EHA的控制方式不同，现有的EHA主要分为三种类型：变排量定转速(EHA-VPFM)和定排量变转速(EHA-FPVM)和变排量变转速(EHA-VPVM)。

变排量定转速由驱动电动机提供恒定转速，由伺服阀和变量油缸组成的变量机构来改变液压泵的斜盘倾角，实现排量调节，最终使系统流量满足负载的要求。采用这种方式，使在空载或小负载运行时，电机依然保持很高的转速，造成大量能量浪费，效率不高，此外变排量机构相对复杂，会带来额外的可靠性隐患

定排量变转速定型电动静液作动器定量泵的斜盘倾角是固定的，通过调节伺服电机的转速来控制系统流量由于定量泵的排量是固定的，全靠电机满足驱动负载的需要，对电机的性能要求很高，很难同时实现效率、动态特性和功重比等性能的最优。定排量变转速型电动静液作动器的优点在于结构简单，重量较轻，但由于集成化程度较高，导致其散热较为困难，在大负载工况下，电流较大，发热状况较为严重，因此电动静液作动器无法长时间进行工作。

与其他两种形式的电动静液作动器相比，变排量变转速电动静液作动器能效更高，但在局部工况下动态响应低。因此如何实现构型创新，兼顾电动静液作动器能效与动态特性这一主要矛盾，是电静液作动器未来发展的重点与难点。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种双变量电动静液作动器智能控制系统和方法，以改善电动静液作动器在不同工况下的工作状态，实现电动静液作动器较好的动态性能与较高的能效之间的平衡。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种双变量电动静液作动器的智能控制系统：

主要由控制器、变量调节机构、功率驱动单元、无刷直流主驱动电机、直轴式轴向变量柱塞三口泵、单向阀、蓄能器式增压油箱、安全阀、阻尼旁通阀、作动筒、霍尔速度传感器、角度传感器、压力传感器、LVDT位移传感器和梭阀组成；控制器经功率驱动单元和无刷直流主驱动电机电连接，无刷直流主驱动电机的输出轴和直轴式轴向变量柱塞三口泵的输入轴同轴连接，直轴式轴向变量柱塞三口泵的进出油口分别和作动筒的有杆腔、无杆腔连接，作动筒的活塞杆和负载固接，直轴式轴向变量柱塞三口泵的C口经单向阀后分别连接到作动筒的有杆腔、无杆腔，作动筒的有杆腔和无杆腔之间连接有安全阀、阻尼旁通阀和梭阀，阻尼旁通阀的电控制端和控制器连接，梭阀的控制油口和变量调节机构连接，直轴式轴向变量柱塞三口泵中的斜盘和变量调节机构连接。