[发明专利]一种电液线位移伺服系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电液伺服系统，特别涉及一种由伺服控制器控制的阀控液压缸线位移伺服系统。

背景技术：

电液伺服系统中，电液线位移伺服在一些机械装备中是经常遇到的，如机械臂的伸缩，加工设备的进给运动，自动化生产线中工件的传送等。电液线位移伺服系统中，电液伺服的变量是机械负载运动的线位移。为了获得优良的线位移伺服性能，电液线位移伺服系统必须采用闭环控制。也就是说，机械装备中运动部件的线位移必须经检测传感器反馈到电液伺服系统输入端，与线位移指令信号进行比较产生误差信号，然后再由伺服控制器对误差信号进行控制运算后发出控制信号，对运动部件的线位移实施校正。

对于误差的控制运算目前广泛使用的是乘以常数，对其积分，微分或几种运算的组合，即比例控制(P)，比例加积分控制(PI)，比例加积分加微分控制(PID)。前向控制回路中对误差每增加一种运算，事实上对线速度指令信号和反馈信号同时增加了控制运算。对线速度指令信号的每一种运算就相当于在电液伺服系统的微分方程的右边增加一个强迫项，使控制系统出现多个强迫项。这样，电液伺服系统输出就不能精确复现线速度指令信号。因此，一般的PID反馈控制方法线速度动态跟踪精度差，对阶跃输入的指令信号其输出存在超调和振荡现象。

随着各种机械设备的运行精度、响应速度以及自动化程度的提高，对电液线位移伺服性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的一般反馈控制方法已不能满足要求，采用新的电液伺服系统和伺服控制方法是进一步提高电液伺服性能所要解决的问题之一。

发明内容：

本发明的目的是为进一步提高电液伺服系统的性能，克服上述现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种新颖的电液线位移伺服系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电液线位移伺服系统，由线位移指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线位移检测传感器和液压源组成；其中所述伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、第一减法器、第二减法器、反馈系数K_f乘法器、微分系数K_d乘法器和微分器组成，其中所述比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、第一减法器和第二减法器按顺序连接，所述比较器还分别与所述线位移指令信号发生器和所述线位移检测传感器连接，所述第一减法器通过所述反馈系数K_f乘法器与所述线位移检测传感器连接，所述第二减法器通过所述微分系数K_d乘法器以及所述微分器与所述线位移检测传感器连接，所述第二减法器还与所述功率放大器连接；所述伺服对象由电液伺服阀、液压缸和机械负载组成，其中所述电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，所述电液伺服阀还与所述功率放大器连接，所述机械负载还与所述线位移检测传感器连接，所述电液伺服阀和所述液压缸还分别与所述液压源连接。

上述伺服控制器具有与众不同的结构形式，在前向回路中对误差信号实施智能积分运算和乘法运算，在反馈回路中不仅实现了线位移反馈，而且在不需要线速度检测传感器和线加速度检测传感器的情况下实现了线速度和线加速度的反馈。也就是说，不仅实现了伺服变量线位移信号的反馈，而且还实现了伺服变量其它两个状态信息的反馈。

本发明的一种电液线位移伺服系统与现有技术相比，具有如下特点和有益效果：

(1)本发明所述电液伺服控制器在前向回路中对误差信号实施智能积分运算以及与积分系数的乘法运算。在反馈回路中不仅实现了伺服变量线位移的反馈，而且实现了伺服变量线位移的变化率——线速度以及线速度的变化率——线加速度的反馈。因此，本发明的电液伺服系统不仅具有伺服变量本身状态信息的反馈，而且具有伺服变量其它两个状态信息的反馈，总共实现了伺服变量三种状态信息的反馈。而一般电液线位移伺服系统仅能实现伺服变量的一种状态信息反馈。

(2)该电液线位移伺服系统中采用线位移检测传感器实现线位移信号的反馈，但是，并没有采用任何线速度检测传感器和线加速度检测传感器，却实现了线速度和线加速度信号的反馈。也就是说，只采用了一种检测传感器实现了伺服变量三种状态信息的反馈，在工程实施中不仅方便易行，而且节省成本。