CN103388602B - 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法 - Google Patents

一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103388602B
CN103388602B CN201210150738.7A CN201210150738A CN103388602B CN 103388602 B CN103388602 B CN 103388602B CN 201210150738 A CN201210150738 A CN 201210150738A CN 103388602 B CN103388602 B CN 103388602B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch valve
speed
speed switch
control
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210150738.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103388602A (zh
Inventor
高钦和
杨志勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No2 Inst Of Artillery Engineering Cpla
Original Assignee
No2 Inst Of Artillery Engineering Cpla
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No2 Inst Of Artillery Engineering Cpla filed Critical No2 Inst Of Artillery Engineering Cpla
Priority to CN201210150738.7A priority Critical patent/CN103388602B/zh
Publication of CN103388602A publication Critical patent/CN103388602A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103388602B publication Critical patent/CN103388602B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于高速开关阀和模糊控制策略的闭环协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法。***包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；方法为利用***的高速开关阀数字信号可控以及平均流量线性特性的优势，通过模糊控制器中固化的模糊控制策略对液压缸同步控制，提高或降低高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变化。同现有技术相比：高速开关阀的数量可以根究实际需求改变，能够适应不同情况的需要，增大了流量调节范围，扩大了应用范围；可以根据实际的双缸同步精度要求调整，应用范围更广，双缸同步精度更高；有效实现了计算机控制***与液压***的有机结合。

Description

一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法
技术领域：
本发明属于液压传动与控制技术领域，涉及一种液压缸双缸同步***及其控制方法，尤其涉及一种基于高速开关阀和模糊控制策略的闭环协同式高精度双缸同步***及其控制方法。
背景技术：
目前针对液压***双缸同步控制的研究比较多，常用的控制阀为比例换向阀，控制策略基本采用Proportional-Integral-Derivative(PID)控制，这种控制方法在实际应用中的同步控制效果不佳，双缸之间依然存在较大的同步误差。而基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式双缸同步控制方法是指利用高速开关阀的流量特性以及模糊控制策略，通过对液压缸的协同速度控制实现双缸同步控制的方法，此项技术将大大促进双缸同步控制技术领域的发展。
在本发明以前的现有技术中，关于对基于高速开关阀的双缸同步控制方法的研究主要是湖南师范大学的刘忠教授和他的学生何谦，他们的研究成果主要体现在：何谦2008年的硕士学位论文《基于高速开关阀的液压同步控制***设计与研究》、2009年1月第1期的《制造技术与机床》中的《高速开关阀的液压同步***设计》、2010年7月第7期的《制造技术与机床》中的《高速开关阀直控式闭环液压同步***》、2010年12月第12期的《制造技术与机床》中的《液压举升机构的高精度同步控制***设计与仿真》、2009年3月第3期的《建筑机械》中的《基于高速开关阀的液压同步***》、2011年1月第1期的《机械与电子》中的《单阀直控式高速开关阀液压同步***数学模型的建立》。其采用高速开关阀进行同步控制的原理(如图1所示)是：将高速开关阀串联到液压执行器的回油管路上，采集两个液压执行器的位移信号，并以两个位移的差值信号为基信号，经模糊自适应PID控制器生成脉冲控制信号，将脉冲信号放大后对高速开关阀进行控制。通过对高速开关阀的控制实现对液压执行器的控制，进而实现同步控制。
在上述同步控制方法中，由于将高速开关阀串联到液压油路中，且高速开关阀的通流流量有限，导致对液压执行器的运行状态产生影响，降低了液压执行器的最大运行速度，即该方法存在适用范围小、同步精度低、且高速开关阀对***状态的影响较大的缺点。
发明内容：
针对上述现有技术状况，本发明的目的在于：提出一种控制精度高，适用范围广、基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式双缸同步***及其控制方法。
现将本发明技术解决方案叙述如下：
本发明一种协同式高精度双缸同步控制***：其特征在于：(如图2所示)包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；所述的位移传感器与液压缸固定连接，并实时测量液压缸的位移信息送入模糊控制器；所述的两组并联的高速开关阀组分别与液压缸并联，每组高速开关阀组中高速开关阀的数量根据实际需求改变；所述的模糊控制器中固化有控制策略；模糊控制器输出的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀组中高速开关阀的阀口开度。
本发明进一步提供一种协同式高精度双缸同步控制***：其特征在于：所述的高速开关阀的阀口开度与高速开关阀的平均流量之间存在严格的线性关系且高速开关阀工作在线性工作区域；输入高速开关阀的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀的阀口开度，间接通过平均流量的控制实现对液压缸的速度控制。
本发明还提供一种协同式高精度双缸同步控制方法：其特征在于：所述的控制方法是指充分利用***的高速开关阀数字信号可控以及平均流量线性特性的优势，通过模糊控制器中固化的模糊控制策略实现对液压缸的协同式高精度同步控制；具体包括以下步骤：
步骤1：由***采集卡的端口采集两个位移传感器的位移信息并进行比较；
步骤2：定义模糊控制策略：
步骤2.1：左缸位移减右缸位移的不同类型位移误差信号分别为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，负值指所有误差为负的情况，正值指所有误差为正的情况；
步骤2.2：左缸位移减右缸位移的不同类型位移误差变化量信号分别为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差趋势项信号；
步骤2.3：其余为模糊控制器的输出量，零、正小、正中、正大分别表示模糊控制器产生的不同占空比类型的脉冲控制信号。
步骤3：当左缸位移小于右缸位移或左缸位移大于右缸位移时，输出零类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；
步骤4：当左缸位移等于右缸位移时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；
步骤4.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正时输出零类控制信号；
步骤4.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为零时输出零类控制信号；
步骤4.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负小时输出零类控制信号；
步骤4.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出零类控制信号；
步骤5：当左缸位移减右缸位移为负小类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；
步骤5.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正大或正中时输出零类控制信号；
步骤5.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正小时输出正小类控制信号；
步骤5.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为零时输出正中类控制信号；
步骤5.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；
步骤6：当左缸位移减右缸位移为负中类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；
步骤6.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负大时输出零类控制信号；
步骤6.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负中时输出正小类控制信号；
步骤6.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为负小时输出正中类控制信号；
步骤6.4：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；
步骤7：当左缸位移减右缸位移为负大类信号时，左、右缸分别输出零类、正小类、正中类、正大类控制信号经采集卡的端口至高速开关阀；
步骤7.1：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正大时输出正小类控制信号；
步骤7.2：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为正中时输出正中类控制信号；
步骤7.3：当左缸位移减右缸位移的变化趋势为其它时输出正大类控制信号；
步骤8：当双缸位移差较大时，提高控制快缸高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变慢，同时降低控制慢缸高速开关阀的数字脉冲控制信号的占空比，使快缸运行速度变快；
步骤9：当双缸位移差较小时，减小控制两个高速开关阀组的数字脉冲控制信号之间的占空比之差，并使两个数字脉冲控制信号占空比均保持在较低的水平。
上述方法的具体控制策略如表1、2所示。
表1 左缸***采用的模糊控制规则
表2 右缸***采用的模糊控制规则
表1、2中列标题为位移误差(左缸位移减右缸位移)，负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差信号，负值指所有误差为负的情况，正值指所有误差为正的情况；行标题为位移误差变化量信号，负大、负中、负小、零、正小、正中、正大分别表示不同类型的位移误差趋势项信号；其余为模糊控制器的输出量，零、正小、正中、正大分别表示模糊控制器产生的不同占空比类型的脉冲控制信号。
本发明同现有技术相比的优越性在于：
(1)协同式双缸同步控制***回路中两组高速开关阀组分别与液压缸并联，高速开关阀组中高速开关阀的数量可以根究实际需求改变，能够适应不同情况的需要，增大了流量调节范围，扩大了应用范围。
(2)模糊控制器中的控制策略可以根据实际的双缸同步精度要求调整，应用范围更广。试验表明，本发明提出的方法比现有方法双缸同步精度高。
(3)与传统方法相比，本发明充分利用高速开关阀数字信号可控的特性，有效实现了计算机控制***与液压***的有机结合。
附图说明：
图1现有技术中单阀直控式同步回路结构原理图
其中：1、2为高速开关 3、4为位移传感器
图2本发明协同式双缸同步控制***
图3左缸控制策略流程图
图4右缸控制策略流程图
图5本发明协同式双缸行程误差曲线
图6本发明协同式双缸同步***实验误差曲线
具体实施方式
现结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：
实施例：
为了验证本发明一种基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式高精度双缸同步控制方法的实际可行性，采用仿真与试验两种方式进行验证。设每组高速开关阀组包括两个两通常闭式高速开关阀，阀及油液的特性参数如表3、4所示。
表3 高速开关阀仿真模型参数列表
序号 参数 代号 单位 大小
1 油液密度 ρ kg/m3 850
2 流量系数 Cd - 0.67
3 球阀直径 D m 0.002
4 球阀座半角 θ deg 20
5 阀芯最大位移 xvm m 0.0013
表4 高速开关阀开关特性参数
结合油缸的具体尺寸将表1、2中的具体化，如表5、6、7所示。
表5 模糊控制规则中纵坐标位移误差细化表
表6 模糊控制规则中横坐标误差变化趋势细化表
负大 负中 负小 零 正小 正中 正大
小于-2mm/s -2～-1mm/s -1mm/s～0 0 0～1mm/s 1～2mm/s 大于2mm/s
表7 模糊控制规则中输出量对应信号占空比细化表
零 正小 正中 正大
小于20％ 35％ 50％ 70％
将具体化的模糊控制策略写入模糊控制器，仿真得出双缸的行程误差曲线如图5所示。由行程误差曲线可知，在协同式双缸同步***中，高速开关阀能有效降低双缸的同步误差。
在液压实验平台上搭建了协同式双缸同步控制***，获得双缸行程误差曲线如图6所示。由同步控制的实验结果可知，高速开关阀能够有效地消除双缸的不同步。从图6给出同步误差曲线可知，双缸行程同步误差较小，主要部分误差控制在0.001m以内，优于现有方法，仅有初始位置同步误差较大为0.0026m，这是由于初始状态外界环境难以保证一致造成的。

Claims (1)

1.一种协同式高精度液压双缸同步***，其特征在于：包括：两个安装有位移传感器的液压缸、两组并联的高速开关阀组、固化有控制策略的模糊控制器；所述的位移传感器与液压缸固定连接，并实时测量液压缸的位移信息送入模糊控制器；所述的两组并联的高速开关阀组分别与液压缸并联，每个液压缸并联一组高速开关阀组，每组高速开关阀组中高速开关阀的数量根据实际需求改变，每组高速开关阀组中的高速开关阀并联连接；所述的模糊控制器中固化有控制策略；模糊控制器输出的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀组中高速开关阀的阀口开度；所述的高速开关阀的阀口开度与高速开关阀的平均流量之间存在严格的线性关系且高速开关阀工作在线性工作区域；输入高速开关阀的数字脉冲控制信号直接控制高速开关阀的阀口开度，间接通过平均流量的控制实现对液压缸的速度控制。
CN201210150738.7A 2012-05-09 2012-05-09 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法 Expired - Fee Related CN103388602B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210150738.7A CN103388602B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210150738.7A CN103388602B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103388602A CN103388602A (zh) 2013-11-13
CN103388602B true CN103388602B (zh) 2017-05-17

Family

ID=49532982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210150738.7A Expired - Fee Related CN103388602B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103388602B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105890971B (zh) * 2014-10-09 2019-08-23 中国科学院地质与地球物理研究所 岩石压裂渗流连续伺服供液装置
CN104912860A (zh) * 2014-12-30 2015-09-16 北京理工大学 一种数字式液压控制阀及其控制方法
CN107830016B (zh) * 2017-11-28 2019-11-29 马鞍山钢铁股份有限公司 一种连铸中间包升降液压缸同步控制***的同步控制方法
CN111102257B (zh) * 2018-10-29 2021-04-27 株洲中车时代电气股份有限公司 液压缸同步控制方法及用于控制多液压缸同步动作的***
CN110259771A (zh) * 2019-07-04 2019-09-20 桂林航天工业学院 一种机械臂液压同步补偿装置及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201739246U (zh) * 2010-08-24 2011-02-09 北京机械设备研究所 一种机械锁定式双缸同步起竖支撑液压回路
CN201999971U (zh) * 2011-01-27 2011-10-05 福建乾达重型机械有限公司 一种采用电液比例***控制双缸同步的推钢机
CN104310221A (zh) * 2014-11-12 2015-01-28 徐州重型机械有限公司 一种双缸同步及单独控制方法、***及起重机

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201739246U (zh) * 2010-08-24 2011-02-09 北京机械设备研究所 一种机械锁定式双缸同步起竖支撑液压回路
CN201999971U (zh) * 2011-01-27 2011-10-05 福建乾达重型机械有限公司 一种采用电液比例***控制双缸同步的推钢机
CN104310221A (zh) * 2014-11-12 2015-01-28 徐州重型机械有限公司 一种双缸同步及单独控制方法、***及起重机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
工程臂架液压驱动同步***设计与控制策略;梁承杰;《中国优秀硕士学位论文全数据库 工程科技II辑 第12期》;20121215;第9页第1-14行，第65页第1-14行，第10页第1行至第25页第6行 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103388602A (zh) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103388602B (zh) 一种协同式高精度液压双缸同步***及其控制方法
CN106696341B (zh) 一种液压机的被动式动态调平控制***及其控制方法
CN107345535B (zh) 一种流量压力分腔协调控制负载模拟方法
CN101793275B (zh) 高精度液压伺服控制***
CN201739246U (zh) 一种机械锁定式双缸同步起竖支撑液压回路
CN108386398A (zh) 一种复式液压缸位置控制泵控液压***
CN104930014A (zh) 一种数字伺服液压缸
CN202165353U (zh) 高精度液压伺服控制***
CN108331589B (zh) 一种盾构机推进节能控制***
CN108180180B (zh) 双液压缸流量补偿同步起竖装置及其控制方法
CN102134999A (zh) 用于盾构推进***试验的地层模拟液压多模式加载***
CN108005971B (zh) 双阀控缸带负载力控补偿协同装置及其控制方法
CN101705958A (zh) 双油缸同步控制***
CN201027714Y (zh) 用伺服电机控制的液压装置
CN203051271U (zh) 一种管片拼装提升运动快速同步液压***
CN112922914A (zh) 一种盾构掘进机管片拼装高效精密同步提升液压控制***
CN205533472U (zh) 一种充液成形液压机的超高压***
CN206530575U (zh) 一种实现液压机无级精确调速的液压***
CN201246361Y (zh) 一种闭环控制的高精度数字式同步阀
CN205592207U (zh) 双工位塑料中空成型设备的伺服液压***
CN104454717A (zh) 液压同步控制***
CN208236785U (zh) 一种复式液压缸位置控制泵控液压***
CN202851487U (zh) 推钢机液压控制***
CN209875591U (zh) 单活塞杆对称液压油缸串联连接的盾构掘进机推进***
CN203685739U (zh) 基于速度差动压反馈液控先导级的伺服阀

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Gao Qinhe

Inventor after: Yang Zhiyong

Inventor after: Liu Zhihao

Inventor after: Song Haizhou

Inventor after: Ma Changlin

Inventor after: Guan Wenliang

Inventor before: Gao Qinhe

Inventor before: Yang Zhiyong

Inventor before: Song Haizhou

Inventor before: Ma Changlin

Inventor before: Guan Wenliang

COR Change of bibliographic data
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170517

Termination date: 20200509