[发明专利]一种基于PWM的无阀口损失的液压位置控制系统

说明书

一种基于PWM的无阀口损失的液压位置控制系统，利用PWM控制的四个无节流阀控单元代替传统阀控系统中的比例阀和伺服阀，配合能量吸收装置，在保证阀控系统快速响应能力的同时，可以大大提高系统效率。该控制系统能够将液压系统效率提高到90%以上，并且能够保证一定的控制精度。

技术领域

本发明涉及一种基于PWM的无阀口损失的液压位置控制系统，适用于机械领域。

背景技术

阀控方式和泵控方式是液压控制系统中常用的两种方式。其中，阀控方式由于具有动态响应快和控制精度高的优点被广泛应用在传统液压系统中。但是，传统的阀控系统通过改变节流口大小来调节负载流量，并利用溢流阀来维持泵的出口压力，不可避免地带来大量的节流损失和溢流损失，导致液压系统效率低和发热量大。在传统的阀控系统中，损失在溢流阀和流量控制阀上的能量分别占到总能量的42.3%和19.2%，大大降低了传统阀控系统的效率。

泵控方式包括变转速控制和变排量控制方式。泵控方式能够根据负载的需要而相应地调节液压泵提供的流量，因此具有很高的效率。但是，无论是变转速，还是变排量的泵控方式，动态响应都比较慢，这在一定程度上限制了泵控方式的应用。近年来，为了同时得到快速响应和高效率，人们对阀控与泵控结合的方式做了大量的研究工作，并取得了一些有益的成果。

另外，东京工业大学的Takayuki MIYATA等学者在传统伺服阀控系统中增加了一个二位二通卸荷阀和N个高速开关阀控制的具有不同压力等级的蓄能器，通过控制不同的蓄能器的开和关，可以使系统流量和压力跟负载相匹配，实现高效节能的目的。

发明内容

本发明提出了一种基于PWM的无阀口损失的液压位置控制系统，利用PWM控制的四个无节流阀控单元代替传统阀控系统中的比例阀和伺服阀，配合能量吸收装置，在保证阀控系统快速响应能力的同时，可以大大提高系统效率。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统用四个无节流阀控单元控制一个单出杆双作用液压缸，通过控制通过4个无节流阀控单元的平均流量控制液压缸的位移和速度。

所述控制系统中的电机为普通三相交流电机，整个系统为定量泵系统，与常规系统相比，此系统多了一个能量吸收单元，包括单向阀5，蓄能器6，液压马达7和发电机8，用于吸收一个控制周期内无节流阀控单元完全关闭时系统的流量。

所述控制系统中溢流阀作为安全阀便用，可以避免溢流损失，PWM控制的无节流阀控单元，理论上可以消除主油路节流损失，从而提高系统效率。

本发明的有益效果是：该控制系统能够将液压系统效率提高到90%以上，并且能够保证一定的控制精度。

附图说明

图1是本发明的基于PWM控制的无节流阀控系统原理图。

图中：1.电机；2.定排量液压泵；3、5.单向阀；4.安全阀；6.蓄能器；7.液压马达；8.发电机；9.高速开关阀；10.二通插装阀；11.液压缸及负载；12.控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例本发明作进一步说明。

如图1，传统的阀控缸系统都是用三位四通比例阀或伺服阀作为控制元件，阀芯在物理结构上限制了4个节流口开度之间的关系。如果用4个可变节流口控制液压缸，则可打破传统4通阀中节流口之间的固有关系，通过相应的控制算法，可以在保证系统一定控制精度的前提下，大大提高液压控制系统的效率，美国普渡大学的Song Liu和Bin Yao在这方面做了大量的研究工作。