一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置，屬于液壓控制領域，具體涉及 一種電液力控制系統的動態補償加載裝置，旨在提高電液加載系統控制性能，主要應用于 負載模擬裝置等需要考慮精確加載的場合。
【背景技術】
[0002] 電液力控制系統是以力作為被控制量，檢測并反饋力信號的閉環控制系統，按照 其在工程實際中的應用分為施力系統和加載系統兩類。加載系統是對某些構件施以一定規 律的載荷，并且所加載荷與構件的運動量有關。加載系統跟隨承載對象運動的同時，準確跟 蹤加載指令信號，而承載對象的運動必然產生擾動作用于加載系統，使加載系統受到嚴重 影響。該類擾動的大小和方向與被加載對象的運動狀態有關，并且在系統啟動和換向時更 為嚴重，被加載對象的運動嚴重影響加載系統的加載精度。
[0003] 克服該類擾動方法主要分兩類：一是結構補償，如安裝連通孔法、蓄能器校正法、 緩沖彈簧校正法等，是通過增大液壓或機械結構的濾波作用，減小擾動的影響程度；二是控 制補償，如結構不變性原理等，是通過預測強迫流量的變化，然后依靠控制策略對強迫流量 實現主動補償。分析可知，結構補償方法是從硬件結構角度抗干擾，需要從結構上改變，并 且加載力控制精度低。相比較而言，控制補償方法不改變原系統結構，但存在加載系統位置 擾動、非線性特性以及執行機構兩腔流量不對稱造成往復運動時速度特性差異大等特點， 因此，依靠補償算法控制執行器件進行補償，但實際中均是在對液壓伺服系統參數特性建 模與分析的基礎上，針對非對稱缸的特性設置對應的補償系數，實現靜態補償，補償器的近 似處理和加載過程中補償強度的不變性使得系統無法做到最佳補償，會使系統的穩定裕度 降低，甚至造成系統不穩定。也有采用先進控制策略進行補償的方法，但一般采用被加載 載荷的速度進行前饋的方法，對整個系統的參數變化及非線性影響的補償性能仍然需要提 高。現有的加載補償裝置存在的問題：
[0004] 1.結構補償需要改變原系統結構，而且加載力控制精度低。
[0005] 2.傳統控制補償的靜態補償處理不能實現最佳補償。
[0006] 3.傳統控制補償不能根據承載機構運動變化及加載缸兩腔流量變化實現實時動 態補償。
【發明內容】
[0007] 本發明一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置，其目的在于解決現有補償裝置 存在的弊端，從而公開一種根據非對稱液壓缸運動過程中伺服閥壓力和流量的非線性特 性、液壓缸兩腔面積的非對稱性以及負載參數變化，對擾動進行實時動態補償的加載控制 裝置。適用于對力控制精度要求高的負載模擬裝置等場合。
[0008] 本發明一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置，是一種電液力控制系統，由加 載控制非對稱液壓缸15、I號伺服比例閥19和加載控制器組成，其特征在于加載控制器由 多路傳感器采集、加載力給定7、力校正裝置8、動態補償器10、功率放大器11組成，其中所 述多路傳感器采集由力模數轉換器1、位移與速度模數轉換器2、II號壓力模數轉換器3、II 號流量模數轉換器4、I號壓力模數轉換器5、I號流量模數轉換器6、系統供油壓力模數轉 換器9、I號流量傳感器12、I號壓力傳感器13、I號位置速度傳感器14、力傳感器16、II號 壓力傳感器17、II號流量傳感器18和系統供油壓力傳感器20組成，其中所述加載力給定 7可以是恒定的值也可以是變化的值，加載力給定7輸出作為力校正裝置8的給定輸入；力 傳感器16輸出信號經力模數轉換器1輸出作為力校正裝置8的反饋輸入；力校正裝置8為 比例積分校正器，實現加載力給定7與力模數轉換器1輸出的偏差信號調節控制，力校正裝 置8的輸出作為動態補償器10的信號輸入；I號位置速度傳感器14、II號壓力傳感器17、 II號流量傳感器18、I號壓力傳感器13、I號流量傳感器12和系統供油壓力傳感器20分 別經位移與速度模數轉換器2、II號壓力模數轉換器3、II號流量模數轉換器4、I號壓力模 數轉換器5、I號流量模數轉換器6和系統供油壓力模數轉換器9的輸出信號，也作為動態 補償器10的信號輸入；所述的動態補償器10通過動態補償函數進行位置、流量和壓力三參 數融合補償，并根據力校正裝置8的輸出輔助進行加載力控制，實現實時動態加載；動態補 償器10信號輸出經功率放大器11控制I號伺服比例閥19的閥芯位移，驅動I號伺服比例 閥19產生相應的運動，實現加載控制非對稱液壓缸15的加載力高精度控制，
[0009] 其中所述的動態補償函數表達式匕為：
[0011]f(x，t)是加載控制非對稱液壓缸15在一個運動周期內的位置曲線；Gsv(s)是I號伺服比例閥19的傳遞函數；\是I號伺服比例閥19的閥芯位移；V是I號位置速度傳感 器14實時采集經位移與速度模數轉換器2輸出的加載控制非對稱液壓缸15的速度信號； ^是I號流量傳感器12實時采集加載控制非對稱液壓缸15無桿腔的流量經I號流量模數 轉換器6輸出的信號；92是II號流量傳感器18實時米集加載控制非對稱液壓缸15有桿腔 的流量經II號流量模數轉換器4輸出的信號；KJPK2分別是I號伺服比例閥19閥芯位移 xv>0和xv〈0時的補償強度；MPK。2分別是I號伺服比例閥19閥芯位移Xv>0和xv〈0時的 流量增益；？1是I號壓力傳感器13實時采集加載控制非對稱液壓缸15無桿腔的壓力經I 號壓力模數轉換器5輸出的信號；?2是II號壓力傳感器17實時采集加載控制非對稱液壓缸 15有桿腔的壓力經II號壓力模數轉換器3輸出的信號；psl是系統供油壓力傳感器20經系 統供油壓力模數轉換器9輸出的信號。
[0012] 本發明一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置與傳統加載裝置比較，優點在 于：
[0013] 1.采用位置、流量和壓力三參數融合實時計算補償，能實時判斷液壓缸運動方向， 實現非對稱液壓缸有桿腔和無桿腔的切換補償，減小或消除非線性因素對加載性能的影 響，有效提尚加載控制精度。
[0014] 2.采用位置、流量和壓力三參數融合補償，能根據承載機構運動變化、伺服比例閥 流量特性與加載缸兩腔流量變化實現非對稱液壓缸實時動態補償加載。
【附圖說明】
[0015] 圖1非對稱液壓缸實時動態補償加載原理圖
[0016] 1.力模數轉換器2?位移與速度模數轉換器3.II號壓力模數轉換器4.II號流 量模數轉換器5.I號壓力模數轉換器6.I號流量模數轉換器7?加載力給定8?力校 正裝置9.系統供油壓力模數轉換器10.動態補償器11.功率放大器12.I號流量傳感 器13.I號壓力傳感器14.I號位置速度傳感器15.加載控制非對稱液壓缸16.力傳感 器17.II號壓力傳感器18.II號流量傳感器19.I號伺服比例閥20.系統供油壓力傳感 器21.質量塊22.III號壓力傳感器23.位置控制非對稱液壓缸24.II號位置速度傳感器 25.IV號壓力傳感器26.位置控制器27.II號伺服比例閥 具體實施方案
[0017] 下面結合附圖及實施例對本發明一種非對稱液壓缸實時動態補償加載裝置的特 征和原理做出進一步的詳細說明，本實施例是對本發明的詳細說明，并不對本發明做出任 何限制。
[0018] 實施方式1 :
[0019] 按照附圖1將I號流量傳感器12和I號壓力傳感器13裝設在加載控制非對稱液 壓缸15無桿腔的油路中，將II號壓力傳感器17和II號流量傳感器18裝設在加載控制非對 稱液壓缸15有桿腔的油路中，系統供油壓力傳感器20裝設在加載控制系統供油輸入油路 中，I號位置速度傳感器14裝設在加載控制非對稱液壓缸15無桿腔側，力傳感器16裝設 在加載控制非對稱液壓缸15和質量塊21的連接處。按照附圖1力模數轉換器1、位移與速 度模數轉換器2、II號壓力模數轉換器3、II號流量模數轉換器4、I號壓力模數轉換器5、I 號流量模數轉換器6、加載力給定7、力校正裝置8、系統供油壓力模數轉換器9、動態補償器 10、功率放大器11、I號流量傳感器12、I號壓力傳感器13、I號位置速度傳感器14、加載 控制非對稱液壓缸15、力傳感器16、II號壓