[发明专利]一种液压作动筒位置伺服控制系统和方法

说明书

本发明属于液压作动领域，公开了一种液压作动筒位置伺服控制系统，包括控制器、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、作动筒、油源和油箱，控制器连接并控制电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四的通断，油源一路通过串联的电磁阀一和电磁阀四连接油箱，油源另一路通过串联的电磁阀二和电磁阀三连接油箱；电磁阀一和电磁阀四的连接处接通作动筒的左端，电磁阀二和电磁阀三的连接处接通作动筒的右端；油源的压力大于油箱的压力。本发明能够实现液压作动筒的位置伺服控制，无需借助电液伺服阀，大大降低了液压作动筒位置伺服控制的应用成本，扩展了应用场景，抗污染能力强，可靠性高，使用寿命长。

技术领域

本发明属于液压作动领域，涉及一种液压作动筒，具体涉及一种液压作动筒位置伺服控制系统和方法。

背景技术

在采用液压作动系统的航空、航天、工业、工程车辆等用户应用场景下，大多采用作动筒驱动执行机构进行直线往复运动，为了完成指令动作，需要实现液压作动筒的位置伺服闭环控制。作动筒位置闭环控制一般采用伺服回路实现，控制过程以当前被控物理量信号与控制指令信号间的偏差作为输入，经比例放大器放大生成功率信号，驱动执行部件产生需要的液压压力和流量驱动作动筒运动。作动筒动作过程中，传感器实时检测作动筒位置，并与目标位置作差生成输出指令，指令差值放大后驱动作动筒连续运动，达到逼近目标位置的目的。由于作动筒位置伺服控制过程会构成位移封闭循环回路，具有动态响应快、控制精度高、自动补偿外界干扰的特点。

现有液压作动筒位置伺服控制系统中，通常通过控制电液伺服阀来产生所需的液压压力和流量。电液伺服阀结构复杂、价格昂贵，大多设计有微小流道，容易发生堵塞故障，抗污染能力差，使得整个液压作动筒位置伺服控制系统成本较高且适用场景受限。因此，有必要提出一种无需借助电液伺服阀就能实现的液压作动筒位置伺服闭环控制系统。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种液压作动筒位置伺服控制系统和方法，采用低成本元件实现液压作动筒的位置伺服控制，能有效降低液压作动筒位置伺服控制的应用成本，扩展液压作动筒位置伺服控制的应用场景。

本发明采取的技术方案为：

一种液压作动筒位置伺服控制系统，包括控制器、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、作动筒、油源和油箱，控制器连接并控制电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四的通断，油源一路通过串联的电磁阀一和电磁阀四连接油箱，油源另一路通过串联的电磁阀二和电磁阀三连接油箱；电磁阀一和电磁阀四的连接处接通作动筒的左端，电磁阀二和电磁阀三的连接处接通作动筒的右端；油源的压力大于油箱的压力。

进一步的，还包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四，其中，单向阀一与电磁阀一并联，单向阀二与电磁阀二并联，单向阀三与电磁阀三并联，单向阀四与电磁阀四并联；单向阀一、单向阀二、单向阀三和单向阀四均是油箱向油源方向导通的单向阀。

进一步的，还包括直线速度传感器和直线位移传感器，直线速度传感器和直线位移传感器安装在作动筒的位移输出端上，直线速度传感器和直线位移传感器的信号传输给控制器。控制器内设有PI控制器软件。

进一步的，电磁阀一和电磁阀三采用同一路控制信号，同时开启和关闭；电磁阀二和电磁阀四采用同一路控制信号，同时开启和关闭。

一种液压作动筒位置伺服控制方法，用于控制上述的一种液压作动筒位置伺服控制系统，包括以下步骤：

步骤一，以液压作动筒目标位置与真实位置间的差值输入位置PI(比例积分)控制器进行计算，输出计算结果；

步骤二，位置PI控制器计算结果与真实直线速度间的差值输入速度PI控制器进行计算，输出计算结果；

步骤三，根据位置PI控制器计算结果确定四个电磁阀的控制状态，控制状态按照以下逻辑处理获得：