專利名稱：一種電液線位移伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電液伺服系統(tǒng)，特別涉及一種由伺服控制器控制的閥控液壓缸線位移伺服系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電液伺服系統(tǒng)中，電液線位移伺服在一些機(jī)械裝備中是經(jīng)常遇到的，如機(jī)械臂的伸縮，加工設(shè)備的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)化生產(chǎn)線中工件的傳送等。電液線位移伺服系統(tǒng)中，電液伺服的變量是機(jī)械負(fù)載運(yùn)動(dòng)的線位移。為了獲得優(yōu)良的線位移伺服性能，電液線位移伺服系統(tǒng)必須采用閉環(huán)控制。也就是說，機(jī)械裝備中運(yùn)動(dòng)部件的線位移必須經(jīng)檢測傳感器反饋到電液伺服系統(tǒng)輸入端，與線位移指令信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，然后再由伺服控制器對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行控制運(yùn)算后發(fā)出控制信號(hào)，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的線位移實(shí)施校正。對(duì)于誤差的控制運(yùn)算目前廣泛使用的是乘以常數(shù)，對(duì)其積分，微分或幾種運(yùn)算的組合，即比例控制(P)，比例加積分控制(PI)，比例加積分加微分控制(PID)。前向控制回路中對(duì)誤差每增加一種運(yùn)算，事實(shí)上對(duì)線速度指令信號(hào)和反饋信號(hào)同時(shí)增加了控制運(yùn)算。對(duì)線速度指令信號(hào)的每一種運(yùn)算就相當(dāng)于在電液伺服系統(tǒng)的微分方程的右邊增加一個(gè)強(qiáng)迫項(xiàng)，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)多個(gè)強(qiáng)迫項(xiàng)。這樣，電液伺服系統(tǒng)輸出就不能精確復(fù)現(xiàn)線速度指令信號(hào)。因此，一般的PID反饋控制方法線速度動(dòng)態(tài)跟蹤精度差，對(duì)階躍輸入的指令信號(hào)其輸出存在超調(diào)和振蕩現(xiàn)象。隨著各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行精度、響應(yīng)速度以及自動(dòng)化程度的提高，對(duì)電液線位移伺服性能提出了越來越高的要求。當(dāng)今廣泛使用的一般反饋控制方法已不能滿足要求，采用新的電液伺服系統(tǒng)和伺服控制方法是進(jìn)一步提高電液伺服性能所要解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為進(jìn)一步提高電液伺服系統(tǒng)的性能，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和缺陷，提供一種新穎的電液線位移伺服系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種電液線位移伺服系統(tǒng)，由線位移指令信號(hào)發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、 伺服對(duì)象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中所述伺服控制器由比較器、智能積分器、 積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，其中所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，所述比較器還分別與所述線位移指令信號(hào)發(fā)生器和所述線位移檢測傳感器連接，所述第一減法器通過所述反饋系數(shù)Kf乘法器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器通過所述微分系數(shù)Kd乘法器以及所述微分器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器還與所述功率放大器連接；所述伺服對(duì)象由電液伺服閥、液壓缸和機(jī)械負(fù)載組成， 其中所述電液伺服閥、液壓缸和機(jī)械負(fù)載按順序連接，所述電液伺服閥還與所述功率放大器連接，所述機(jī)械負(fù)載還與所述線位移檢測傳感器連接，所述電液伺服閥和所述液壓缸還分別與所述液壓源連接。上述伺服控制器具有與眾不同的結(jié)構(gòu)形式，在前向回路中對(duì)誤差信號(hào)實(shí)施智能積分運(yùn)算和乘法運(yùn)算，在反饋回路中不僅實(shí)現(xiàn)了線位移反饋，而且在不需要線速度檢測傳感器和線加速度檢測傳感器的情況下實(shí)現(xiàn)了線速度和線加速度的反饋。也就是說，不僅實(shí)現(xiàn)了伺服變量線位移信號(hào)的反饋，而且還實(shí)現(xiàn)了伺服變量其它兩個(gè)狀態(tài)信息的反饋。本發(fā)明的一種電液線位移伺服系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明所述電液伺服控制器在前向回路中對(duì)誤差信號(hào)實(shí)施智能積分運(yùn)算以及與積分系數(shù)的乘法運(yùn)算。在反饋回路中不僅實(shí)現(xiàn)了伺服變量線位移的反饋，而且實(shí)現(xiàn)了伺服變量線位移的變化率——線速度以及線速度的變化率——線加速度的反饋。因此，本發(fā)明的電液伺服系統(tǒng)不僅具有伺服變量本身狀態(tài)信息的反饋，而且具有伺服變量其它兩個(gè)狀態(tài)信息的反饋，總共實(shí)現(xiàn)了伺服變量三種狀態(tài)信息的反饋。而一般電液線位移伺服系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)伺服變量的一種狀態(tài)信息反饋。(2)該電液線位移伺服系統(tǒng)中采用線位移檢測傳感器實(shí)現(xiàn)線位移信號(hào)的反饋，但是，并沒有采用任何線速度檢測傳感器和線加速度檢測傳感器，卻實(shí)現(xiàn)了線速度和線加速度信號(hào)的反饋。也就是說，只采用了一種檢測傳感器實(shí)現(xiàn)了伺服變量三種狀態(tài)信息的反饋， 在工程實(shí)施中不僅方便易行，而且節(jié)省成本。(3)由于該伺服控制器與眾不同的結(jié)構(gòu)形式以及控制參數(shù)針對(duì)性的調(diào)整，提高了電液線位移伺服系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。靜態(tài)精度可以達(dá)到無靜差，動(dòng)態(tài)時(shí)對(duì)于線位移指令信號(hào)的階躍瞬時(shí)突變，其響應(yīng)時(shí)間縮短且無超調(diào)和振蕩，動(dòng)態(tài)跟蹤精度高；對(duì)于外界環(huán)境的干擾和機(jī)械負(fù)載本身參數(shù)的變化，電液線位移伺服系統(tǒng)的伺服性能變化不敏感。


圖1是本發(fā)明的電液線位移伺服系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電液線位移伺服系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。該電液線位移伺服系統(tǒng)由線位移指令信號(hào)發(fā)生器110、伺服控制器120、功率放大器130、伺服對(duì)象140、線位移檢測傳感器150和液壓源160組成；所述伺服控制器120由比較器121、智能積分器122、積分系數(shù)&乘法器123、第一減法器124、第二減法器125、反饋系數(shù)Kf乘法器126、微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器1 組成，所述比較器121、智能積分器122、積分系數(shù)Ki乘法器123、第一減法器IM和第二減法器125按順序連接，比較器121還分別與線位移指令信號(hào)發(fā)生器 110和線位移檢測傳感器150連接，所述第一減法器IM通過反饋系數(shù)Kf乘法器1 與線位移檢測傳感器150連接，第二減法器125通過微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器1 與線位移檢測傳感器150連接，第二減法器125還與功率放大器130連接；所述伺服對(duì)象140由電液伺服閥141、液壓缸142和機(jī)械負(fù)載143組成，所述電液伺服閥141、液壓缸142和機(jī)械負(fù)載143按順序連接，電液伺服閥141還與功率放大器130連接，機(jī)械負(fù)載143還與線位移檢測傳感器150連接，其運(yùn)動(dòng)線位移檢測后反饋到輸入端，此外，電液伺服閥141和液壓缸142還分別與液壓源160連接。當(dāng)線位移指令信號(hào)發(fā)生器110給出線位移信號(hào)后，比較器121將其與線位移檢測傳感器150反饋回來的機(jī)械負(fù)載的實(shí)際線位移信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)首先由智能積分器122進(jìn)行智能積分運(yùn)算，然后再由積分系數(shù)Ki乘法器123乘以積分系數(shù)Ki,這時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)與線位移檢測傳感器150經(jīng)反饋系數(shù)Kf乘法器126運(yùn)算后的信號(hào)相減，在此實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了線位移信號(hào)的變化率——線速度信號(hào)的反饋，然后產(chǎn)生的差值與線位移檢測傳感器150經(jīng)微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器128運(yùn)算后的信號(hào)再次相減，在此實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了線速度信號(hào)的變化率——線加速度信號(hào)的反饋。因此，本發(fā)明的電液線位移伺服系統(tǒng)比公知的反饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的伺服變量狀態(tài)信息的反饋，不僅具有線位移信號(hào)的反饋，而且具有線速度和線加速度信號(hào)的反饋，伺服性能可大幅度提高。另一個(gè)巧妙之處在于，這里既沒有采用線速度檢測傳感器，也沒有采用線加速度檢測傳感器，但是在控制功能上卻實(shí)現(xiàn)了線速度和線加速度信號(hào)的反饋，對(duì)于工程實(shí)施，方便易行，具有十分重要的意義。伺服控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)功率放大器130放大后輸入到電液伺服閥141，經(jīng)過電液轉(zhuǎn)換變成液壓系統(tǒng)的流量信號(hào)，控制液壓缸142的流量大小和方向，對(duì)機(jī)械負(fù)載的運(yùn)動(dòng)線位移進(jìn)行伺服。當(dāng)然，電液線位移伺服系統(tǒng)的性能還與積分系數(shù)I、反饋系數(shù)Kf和微分系數(shù)Kd這三個(gè)控制參數(shù)的大小密切相關(guān)。只要準(zhǔn)確地調(diào)整這三個(gè)控制參數(shù)的大小，就能使電液線位移伺服系統(tǒng)獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能。
權(quán)利要求
1.一種電液線位移伺服系統(tǒng)，其特征在于由線位移指令信號(hào)發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、伺服對(duì)象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中所述伺服控制器由比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，其中所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，所述比較器還分別與所述線位移指令信號(hào)發(fā)生器和所述線位移檢測傳感器連接，所述第一減法器通過所述反饋系數(shù)Kf乘法器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器通過所述微分系數(shù)Kd乘法器以及所述微分器與所述線位移檢測傳感器連接， 所述第二減法器還與所述功率放大器連接；所述伺服對(duì)象由電液伺服閥、液壓缸和機(jī)械負(fù)載組成，其中所述電液伺服閥、液壓缸和機(jī)械負(fù)載按順序連接，所述電液伺服閥還與所述功率放大器連接，所述機(jī)械負(fù)載還與所述線位移檢測傳感器連接，所述電液伺服閥和所述液壓缸還分別與所述液壓源連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電液線位移伺服系統(tǒng)，由線位移指令信號(hào)發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、伺服對(duì)象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中伺服控制器由比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，比較器還分別與線位移指令信號(hào)發(fā)生器和線位移檢測傳感器連接，第一減法器通過反饋系數(shù)Kf乘法器與線位移檢測傳感器連接，第二減法器通過微分系數(shù)Kd乘法器以及微分器與線位移檢測傳感器連接，第二減法器還與功率放大器連接。本發(fā)明提高了電液線位移伺服的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
文檔編號(hào)G05D9/12GK102541098SQ201210005150
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者曾文火, 朱鵬程 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)