DE3624328A1 - Verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung von servoventilen fuer servostellzylinder, insbesondere bei hydropulsmaschinen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung von servoventilen fuer servostellzylinder, insbesondere bei hydropulsmaschinenInfo
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung von Servoventilen für
Servostellzylinder, insbesondere bei Hydropulsmaschinen.
Hydropulsmaschinen werden für die verschiedensten Testzwecke
verwendet. Sie sind dazu mit hydraulischen Stellzylindern
ausgestattet, welche über elektrohydraulische Servoventile
angesteuert werden. Nachteilig ist, daß der Anwendungsbereich
solcher Hydropulsmaschinen wegen des begrenzten
Ventildurchflusses bei höheren Frequenzen auf geringe Hübe
beschränkt ist. Die Ursache hierfür liegt in den Servoventilen,
die dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend dimensioniert
sein müssen. Um große Durchflüsse zu ermöglichen sind diese
Ventile entsprechend groß auszubilden, was jedoch zur Folge
hat, daß infolge der relativ großen Massen erhebliche
Trägheitskräfte auftreten, die den Frequenzbereich einschränken
und die Verwendung höherer Frequenzen unmöglich machen.
Zur Abhilfe wurde bereits vorgeschlagen mehrere kleine Ventile
parallel zu schalten, so daß einerseits hohe Durchflüsse und
andererseits infolge der geringen Massenkräfte hohe Frequenzen
möglich sind.
Ein solcher Parallelbetrieb von Ventilen ist jedoch ebenfalls
mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Damit sich die
Durchflüsse der einzelnen Ventile zu einem Gesamtdurchfluß
addieren, ist ein synchroner Betrieb der Ventile nach Amplitude
und Phase erforderlich. Ist dies nicht der Fall treten zwischen
den Ventilen Leckagen ein, welche Hydrauliköl verschlingen,
welches dann dem Zylinder nicht mehr zugeführt wird. Die
Leckageverluste zwischen den Ventilen können bei fehlender
Abstimmung so groß sein, daß der dem Hydraulikzylinder
tatsächlich zugeführte Ölstrom kleiner ist als es bei einer
Ansteuerung des Zylinders über ein einzelnes Ventil der Fall
wäre.
Die Ventile müssen in ihrem statischen und dynamischen
Verhalten aufeinander abgestimmt sein. Dies ist außerordentlich
schwierig zu bewerkstelligen, da bekanntlich gleichartige
Ventile, auch wenn sie aus gleicher Fertigung stammen, sich
sowohl in ihrem statischen als auch dynamischen Verhalten
erheblich voneinander unterscheiden. Näherungsweise
gleichartige, d. h. aufeinander abgestimmte Ventile sind daher
aus einer größeren Serie einzeln auszuwählen. Dies ist
außerordentlich kostspielig und hat außerdem zur Folge, daß
eine spätere Reparatur eines einzelnen Ventiles ausgeschlossen
ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen,
Servostellzylinder mit großen Hüben auch bei hohen Frequenzen
betreiben zu können, wobei mehrere Ventile parallel geschaltet
sind, wobei sichergestellt ist, daß diese vollständig
synchronisiert sind und zwar auch dann, wenn mehrere
unterschiedliche Ventile zum Einsatz gelangen, so daß Leckagen
zwischen den Ventilen ausgeschlossen sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die am
Servostellzylinder anliegende Druckdifferenz, d. h. der
Lastdruck, gemessen und in einer Regelkreisschleife über
angepaßte Regler auf die Eingänge der jeweiligen Ventile
zurückgeführt wird. Die Ventile sind dabei vorzugsweise
parallel geschaltet. Es ist dabei sichergestellt, daß sowohl
bei einer statischen als auch bei einer dynamischen Ansteuerung
der verschiedenen Ventile durch einen vorgegebenen Sollwert am
Ausgang der Ventile zu jeder Zeit gleiche Drücke anstehen. Die
Gesamtöldurchflußmenge entspricht dann der Summe der
Durchflüsse der einzelnen Ventile. Leckölverluste treten dabei
nicht auf.
Vorzugsweise sind die Druckdifferenzregelkreisschleifen in die
Vorwärtsschleife einer übergeordneten Kraft- bzw.
Wegregelschleife eingeführt. Die übergeordnete Regelschleife
kann dabei die Regelschleife eines PID-Reglers sein.
Zur Messung der Druckdifferenz ist ein Differenzdruckgeber
vorgesehen, wobei das von diesem erzeugte elektrische Signal
den Eingängen der Regler für die einzelnen Ventile zugeführt
wird. In den Regelschleifen können dabei angepaßte Verstärker
vorgesehen sein. Es ist hier zu beachten, daß jedem Ventil ein
eigener Regler zugeordnet ist, welcher sich auf das
entsprechende Ventil abstimmen läßt. Durch Zuführung eines
Gleichstromes ist es daher möglich, den mechanischen Nullpunkt
der einzelnen Ventile elektrisch zu korrigieren.
Die geschilderten Maßnahmen sind außerordentlich kostengünstig
und lassen sich einfach durchführen, wobei insbesondere auch die
Abstimmung der Regler auf die zugehörigen Ventile einfach zu
bewerkstelligen ist. Die Ansteuerung jedes Ventiles mit Hilfe
eines kostspieligen PID-Reglers ist nicht erforderlich. Der
Einsatzbereich für mit einer derartigen Einrichtung
ausgestatteten Regelpulsmaschine läßt sich hinsichtlich der
Arbeitsfrequenzen und der Arbeitshübe erheblich erweitern.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Regelkreises mit zwei parallel geschalteten Ventilen
zur Ansteuerung eines Stellzylinders;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Amplitudenganges der
Übertragungsfunktion eines Stellzylinders mit
kompensierten und mit unkompensierten Ventilen.
Fig. 1 zeigt schematisch die Ansteuerung eines hydraulischen
Stellzylinders 1 mittels zweier elektrohydraulischer Ventile 2
und 3. Der hydraulische Teil der Steuerung befindet sich dabei
im wesentlichen auf der rechten Seite der strichpunktierten
Linie. Der elektrische Teil der Steuerung befindet sich
demgegenüber auf der linken Seite der strichpunktierten Linie.
Die Ventile 2 und 3 sind über die Hydraulikleitung 4 und 5
parallel zusammengeschaltet und stehen über die Leitungen 6 und
7 mit dem Hydraulikzylinder 1 in Verbindung.
Jedem Ventil ist ein Regler 8 bzw. 9 zugeordnet, welcher an die
Ventile angepaßt ist. Als Regelgröße wird der Differenzdruck
des Stellzylinders 1 benutzt. Zur Messung des Differenzdruckes
ist an die Leitungen 4 und 5 ein Differenzdruckgeber 10
angeschlossen, dessen Meßwert über einen angepaßten Verstärker
11 den Eingängen 12 und 13 der Regler 8 und 9 zugeführt wird.
Diesen Eingängen kann auch ein Gleichstrom zugeführt werden, so
daß sich die mechanischen Nullpunkte der Ventile korrigieren
lassen.
Die oben beschriebenen Druckdifferenzregelkreisschleifen sitzen
in der Vorwärtsschleife einer übergeordneten Kraft- bzw.
Wegregelschleife eines PID-Reglers 14. Das Kraft- bzw.
Wegsignal des Stellzylinders 1 wird diesem über einen
angepaßten Verstärker 15 zugeführt.
In Fig. 2 ist der Amplitudengang der Übertragungsfunktion eines
Servostellzylinders dargestellt. Die Kurve 16 bezieht sich
dabei auf eine herkömmliche Schaltung, in welcher keine
Differenzdruckregelung der einzelnen Ventile vorgenommen wird.
Die Kurve 17 betrifft eine Schaltung mit der erfindungsgemäßen
Regelung. Durch den Abstand beider Kurven wird die erheblich
höhere Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Regelung
deutlich.
Claims (10)
1. Verfahren zur Steuerung von Servoventilen für
Servostellzylinder, insbesondere bei Hydropulsmaschinen, dadurch
gekennzeichnet, daß die am Servostellzylinder anliegende
Druckdifferenz gemessen und in einer Regelkreisschleife über
angepaßte Regler auf die Eingänge der jeweiligen Ventile
zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
am Servostellzylinder anliegende Druckdifferenz in einer
Regelkreisschleife über angepaßte Regler auf die Eingänge
mehrerer parallel geschalteter Ventile zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckdifferenzregelkreisschleifen in die Vorwärtsschleife
einer übergeordneten Kraft- bzw. Wegregelschleife eingeführt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Korrektur des mechanischen Nullpunktes der einzelnen
Ventile den jeweiligen Reglern ein Gleichstrom zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckdifferenz mit Hilfe eines Differenzdruckgebers
gemessen und über einen angepaßten Verstärker den Eingängen der
Regler zugeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil mit einem
angepaßten Regler versehen ist, welche mit einem
Differenzdruckgeber am Stellzylinder in Verbindung stehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventile mit den zugehörigen Reglern innerhalb der
Vorwärtsschleife einer übergeordneten Kraft- bzw.
Wegregelschleife angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Ventile mit ihren zugehörigen Reglern innerhalb der
zugeordneten Kraft- bzw. Wegregelschleife parallel geschaltet
sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die übergeordnete Kraft- bzw. Wegregelschleife die
Regelschleife eines PID-Reglers ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6-9, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der Regelschleifen angepaßte Verstärker
vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
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DE19863624328 DE3624328A1 (de) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung von servoventilen fuer servostellzylinder, insbesondere bei hydropulsmaschinen |
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DE19863624328 DE3624328A1 (de) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung von servoventilen fuer servostellzylinder, insbesondere bei hydropulsmaschinen |
Publications (2)
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DE3624328A1 true DE3624328A1 (de) | 1988-01-28 |
DE3624328C2 DE3624328C2 (de) | 1989-11-23 |
Family
ID=6305478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863624328 Granted DE3624328A1 (de) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Verfahren und vorrichtung zur synchronen steuerung von servoventilen fuer servostellzylinder, insbesondere bei hydropulsmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3624328A1 (de) |
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DE3624328C2 (de) | 1989-11-23 |
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