[发明专利]一种直驱式电液伺服压力控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，具体涉及一种电液伺服压力控制系统。

背景技术

液压传动技术的发展决定着工程机械的发展，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。液压控制系统的优点主要表现在：功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好；有较好的抗干扰能力，易实现直线运动、无极调速等自动控制系统；结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力强；反应快，动作灵敏等特点。近十年来在超大型、巨型工业或军事应用系统中对液压伺服系统诸如快速、大功率、高精度、强鲁棒性的要求也越来越高。电液伺服控制系统是电气伺服传动系统和液压传动系统的结合，作为一种机—电—液复合控制系统，它具有响应速度快、功率密度大、控制精度高、节能环保、能量利用率高、信号处理灵活等优点。

节能降耗已经成为目前液压控制系统发展的大趋势，主要有两个大方向：一是提高液压系统的硬件质量，通过合理设计系统的硬件、采用新材料等，改善系统液体内部通道结构，实现节能降耗；二是在系统控制策略上进行设计和优化，采用压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器，由传统的开环控制系统转向闭环控制系统，减少或消除系统的节流损失，实现节能降耗。

随着计算机技术、传感技术、材料科学技术的发展，液压伺服控制技术迅速发展，已经在当今的自动化重大应用领域发挥着相当重要的作用。电液伺服系统是由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统，兼具电气和液压两方面的优点，适用于负载大且要求响应速度快的各种场合。比如飞机、船舶、雷达的控制、注塑机、压铸机、折弯机等工程机械的控制。

传统的电液伺服系统按流量调节方式可分为阀控伺服系统和泵控伺服系统，阀控伺服系统是通过节流来进行流量调节的，它由传统交流电机驱动定量泵供油，通过流量阀调节流向执行元件的油液流量来实现速度调节。在调节过程中存在着溢流损失和节流损失，导致系统效率低、增大系统的非线性、影响稳定性，甚至会有安全隐患。

泵控伺服系统分为变量泵控制系统和伺服直驱泵控系统。前者，液压泵根据流量能否自主改变分成定量泵和变量泵，变量泵可以精确调节流量大小，利用变量泵改变排量来调节流量，达到控制压力的作用；因没有溢流损失和节流损失，效率较高；但精密的液压泵结构对液压油介质产生了更高的要求，噪声问题在变量泵控制变得尤为突出。后者，动态响应性能好，频响高；但不能控制动力源转速，只能改变变量泵的输出排量，同阀控相比节能，但是变量泵对油品要求高。近几年随着伺服控制技术的提高以及各种高性能数字控制器的出现直驱式电液伺服系统得到了快速的发展和应用。

尽管液压伺服控制系统具有众多明显的特点，但它也存在很多缺点和不足，主要表现为：

1)液体的泄露和可压缩性，会对液压伺服控制带来影响，使得控制速度慢、控制精度低。

2)液压伺服系统在能量转换传递过程中存在压力损失、机械摩擦、泄漏等现象，会对液压伺服控制产生非线性影响，使控制稳定性差、精度低。

3)液体温度和负载变化对液压伺服控制也有影响，使控制不稳定。

4)阀控液压缸控制系统中，伺服阀表现为非线性，伺服阀的开度大小、阀芯漂移、磁滞、滑阀摩擦和传感器的分辨率等都会影响系统控制精度等。

因此，如何提高控制速度和控制精度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于如何提高控制速度和控制精度。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种直驱式电液伺服压力控制系统，包括：

执行模块，用于在液压缸提供的压力驱动下执行相应的操作；伺服调速模块，与执行模块刚性连接，用于在相应的电驱动信号下调节提供给执行模块的压力；滑模控制模块，用于在给定的信号下向伺服调速模块输出电驱动信号；反馈模块，用于向滑模控制模块分别反馈从执行模块和伺服调速模块采集到的数据。

可选地，伺服调速模块包括：定量泵，用于在驱动力的驱动下提供与驱动力相适应的压力；电机，用于在电控制信号的驱动下向定量泵提供驱动力；电机控制单元，用于响应电驱动信号向电机提供与电驱动信号相适应的电控制信号。

可选地，反馈模块包括：压力反馈单元，用于检测执行模块的压力并反馈给伺服调速模块；速度反馈单元，用于检测电机的转速并反馈给伺服调速模块。

可选地，还包括：参数识别模块，连接在滑模控制模块和反馈模块之间，用于读取识别反馈模块采集到的执行模块的压力和电机的转速并传输给滑模控制模块。