專利名稱：高精度液壓伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液壓控制系統(tǒng)及控制方法，特別涉及一種高精度液壓伺服控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
液壓系統(tǒng)以電機提供動力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油，通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作，完成各種設(shè)備不同的動作需要，因此為達到平穩(wěn)操作則需要采用較好的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的各種液壓伺服控制系統(tǒng)通常采用單個伺服電機作為動力源，控制電腦根據(jù)油缸進油口反饋回來的壓力信號來控制伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵輸出一定的壓力和流量至油缸進油口，油缸出油口的油則直通油箱，油缸兩端的壓差控制著油缸的整個運動控制。由于現(xiàn)有的液壓控制系統(tǒng)在驅(qū)動油缸過程中，出油口的油直接回油箱，使得負載在減速過程中所受的阻尼非常小，當油缸連接負載運動時，負載的慣性力使油缸難以在短距離內(nèi)制動，容易導(dǎo)致過沖，定位精度低。而為了使油缸運動達到一定的定位精度，必須提前較大距離減速，這又增加了系統(tǒng)運動周期，降低了效率。又如中國專利文獻CN1104728A公開的一種高精度大慣性液壓伺服控制系統(tǒng)，包括油箱、液壓泵、至少一臺伺服閥，至少一臺用于移動大慣性負載的工作油缸和一個具有計算機的控制裝置，所述的伺服閥可響應(yīng)于電控制信號來改變輸往工作油缸的液壓油的流量和方向；所述的油缸上設(shè)置有位置傳感器， 以檢測油缸的實際位置；所述工作油缸的有桿腔和無桿腔分別設(shè)置有壓力傳感器以檢測油缸兩腔的油壓；所測得的位置信號經(jīng)A/D (模似/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器反饋給比較器與設(shè)定值進行比較；所測得的油缸兩腔油壓信號分別經(jīng)各自A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并由計算機計算并判別由那一腔進行動壓反饋補償；動壓補償信號反饋至加法器，與來自比較器的已經(jīng)經(jīng)過計算機判別是否進行零漂補償并放大后的信號疊加，經(jīng)D/A (數(shù)字/模似)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模似信號(電壓)，然后經(jīng)功率放大器放大得到電流信號以控制伺服閥的閥芯開度從而控制工作油缸穩(wěn)定在目標設(shè)定的位置上。這種液壓伺服控制系統(tǒng)由于仍采用單個伺服電機，因此依然存在上述提到的控制效率低、穩(wěn)定性不理想，控制精度達不到更高的要求的缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供伺服高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，使其控制精度得到大幅度提高。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機及伺服驅(qū)動器，所述的控制電機的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機相連的伺服控制器和控制電腦，所述的油缸上連接位置傳感器，以檢測油缸的實際位置，所述油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測出油口和進油口的油壓并反饋給控制電腦，所述的控制電腦通過對無桿腔反饋來的壓力信號做計算處理來控制主伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，所述的控制電腦對有桿腔反饋來的壓力信號進行運算處理后輸出控制信號給伺服驅(qū)動器控制從伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出一定的壓力和流量，當油缸處于加速過程時從伺服電機對出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口一定的背壓。上述伺服電機為永磁同步伺服電機，并且其軸與油泵軸直接連接在一起。上述主伺服電機為功率大的伺服電機，從伺服電機為功率小的伺服電機。上述液壓泵為齒輪泵。上述永磁同步伺服電機軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于1、液壓伺服控制系統(tǒng)通過增加一個伺服電機和伺服驅(qū)動器來提高運動的速度、功率、精度及穩(wěn)定性，系統(tǒng)整體成本較低。2、在大慣量負載的液壓驅(qū)動控制中，提高精度效果尤為明顯，實際應(yīng)用中(如大型注塑機注射)獲得了非常好的控制效果，系統(tǒng)定位精度高，穩(wěn)定且無超調(diào)。3、當油缸處于加速過程時從電機對出油口吸油，提高油缸的運動速度，在油缸減速過程中，使油缸運動過程中伴有一定的阻尼，加快油缸的減速制動，提高運動控制的定位精度、重復(fù)精度及穩(wěn)定性，提高了工作效率，整個過程中系統(tǒng)保持較低的能耗。

圖1是本實用新型實施例的液壓控制原理圖。圖2是本實用新型實施例的的電路控制框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1所示，液壓缸10的活塞12與位置傳感器5的滑動塊固定連接。位置傳感器將油缸活塞12的位置實時反饋給控制電腦。壓力傳感器2與液壓缸10的無桿腔相連通， 反饋無桿腔的壓力信號給控制電腦。壓力傳感器7與液壓缸10的有桿腔相連通，反饋有桿腔的壓力信號給控制電腦。主電機9與液壓泵3相連，通過正反轉(zhuǎn)可使液壓泵3可從油箱 4吸油，輸出一定的壓力流量的液壓油給油缸10，也可從油缸10吸油回油箱。從電機8與液壓泵11相連，通過輸出一定的壓力流量對液壓缸10活塞運動的加速和減速進行控制，達到較高的控制精度。如圖2所示，液壓油缸的無桿腔連接壓力傳感器2，有桿腔連接壓力傳感器7，兩個壓力傳感器實時將油缸兩端的壓力信號反饋至控制電腦。當負載需要做加速或勻速運動時，壓力傳感器2將液壓缸無桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運算處理，計算出當前主伺服電機所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動器1，控制主伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵10輸出所需的壓力和流量至液壓缸無桿腔，使活塞受力運動，同時，壓力傳感器7將液壓缸有桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運算處理，計算出當前從伺服電機所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動器2，控制從伺服電機按一定的轉(zhuǎn)速和扭矩反轉(zhuǎn)，使液壓泵 2對液壓缸有桿腔吸油到油箱，加大活塞兩端的壓差，加大活塞的運動速度。[0021] 當負載需要做減速運動時，壓力傳感器2將液壓缸無桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運算處理，計算出當前主伺服電機所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動器1，控制主伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，使液壓泵1輸出所需的壓力和流量至液壓缸無桿腔，使活塞減速運動，同時，壓力傳感器7將液壓缸有桿腔的壓力反饋至控制電腦，控制電腦通過運算處理，計算出當前從伺服電機所需的轉(zhuǎn)速和所需扭矩，通過現(xiàn)場總線技術(shù)傳送給伺服驅(qū)動器2，控制從伺服電機按一定的轉(zhuǎn)速和扭矩正轉(zhuǎn)，使液壓泵2輸出一定的油壓至液壓缸有桿腔，使活塞減速中受到一定的阻尼，克服慣性力，提高減速度，使運動過程中的定位精度得到大幅提高。
權(quán)利要求1.高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機及伺服驅(qū)動器，所述的控制電機的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機相連的伺服控制器和控制電腦，所述的油缸上連接位置傳感器，以檢測油缸的實際位置，所述油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測出油口和進油口的油壓并反饋給控制電腦，所述的控制電腦通過對無桿腔反饋來的壓力信號做計算處理來控制主伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，所述的控制電腦對有桿腔反饋來的壓力信號進行運算處理后輸出控制信號給伺服驅(qū)動器控制從伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出一定的壓力和流量，當油缸處于加速過程時從伺服電機對出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口一定的背壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的伺服電機為永磁同步伺服電機，并且其軸與油泵軸直接連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主伺服電機為功率大的伺服電機，從伺服電機為功率小的伺服電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓泵為齒輪泵。
5.如權(quán)利要求4所述的高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，其特征在于所述的永磁同步伺服電機軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵。
專利摘要高精度液壓伺服控制系統(tǒng)，包括控制電腦、油缸、位置傳感器、壓力傳感器、兩套裝有液壓泵的主從伺服電機及伺服驅(qū)動器，控制電機的控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、與電機相連的伺服控制器和控制電腦，油缸上連接位置傳感器，以檢測油缸的實際位置，油缸的有桿腔和無桿腔均裝有壓力傳感器以檢測出油口和進油口的油壓并反饋給控制電腦，控制電腦通過對無桿腔反饋來的壓力信號做計算處理來控制主伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，控制油泵輸出系統(tǒng)所需壓力和流量，控制電腦對有桿腔反饋來的壓力信號進行運算處理后輸出控制信號給伺服驅(qū)動器控制從伺服電機的轉(zhuǎn)速和扭矩來控制油泵輸出的壓力和流量，當油缸處于加速過程時從伺服電機對出油口吸油，在油缸減速過程中給出油口背壓。
文檔編號F15B21/08GK202165353SQ20112008738
公開日2012年3月14日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者李大寅, 謝子方 申請人:寧波安信數(shù)控技術(shù)有限公司