電液數(shù)字伺服雙缸同步控制系統(tǒng)

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1、2008年lO月第36卷第lO期機(jī)床與液壓MACHINETOOL&HYDRAULICSOeL2008V01．36No．10電液數(shù)字伺服雙缸同步控制系統(tǒng)朱發(fā)明，阮健，李勝，裴翔(浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及自動化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310014)摘要：大型機(jī)械臂等液壓執(zhí)行元件在驅(qū)動過程中由于力平衡和結(jié)構(gòu)等方面的原因，對同步控制的精度和響應(yīng)速度要求較高。為消除磁滯、飽和等非線性因素的影響，采用一種新型的電液數(shù)字伺服閥構(gòu)成位置同步閉環(huán)系統(tǒng)，該閥具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)計算機(jī)直接控制等優(yōu)點(diǎn)。對系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和理論仿真，并得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表明該同步

2、系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快，控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，其同步誤差控制在0．05ram以內(nèi)。關(guān)鍵詞：電液數(shù)字伺服閥；位置同步；高精度中圖分類號：THl37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001—3881(2008)10—049—3TwoCylinderElectro-hydraulicSynchronizingSystemwithDigitalServoValveZHUFaming，RUANJian，LISheng，PEIXiang(KeyLaboratoryofManufactureandAutomationMinistryofEducation．ZhejiangUniv

3、ersityofTechnology，HangzhouZhejiang310014，China)Abstract：Thelargeroboticarnlisusuallydrivenbytheelectro-hydraulicsynchronizingcontrolsystem．Theelectro-hydraulicpositionsynchronizingsystemwasdesignedwiththedigitalservovalvewhichhassimplestructureandcanbedirectdigitalcontroltOeli

4、minatetheeffectofthenonlinearities，suchashysteresis，saturation，definiteresolution．Simulationanalysisshowsthatthedy—namicperformanceofthesynchronizingsystemisgood，anditssteadystateerrorisverysmall．TheexperimentresultsmakesitclearthatthecontrolsystemhashiShaccuracyandquickdynamic

5、response．Thesynchronouserrorcflfflbecontrolwithin0．05mm．Keywords：DigitMsel-vovalve；Positionsynchronizing；Highaccuracy同步控制一直是液壓行業(yè)的一個重要課題，在重載、大型設(shè)備的運(yùn)動中其作用顯得尤為突出。液壓缸的同步精度不僅影響到機(jī)械臂運(yùn)動的位置精度而且還影響到機(jī)械臂運(yùn)動的協(xié)調(diào)性，例如大型軋鋼機(jī)、航天運(yùn)輸設(shè)備等機(jī)械臂的控制對液壓同步的精度要求較高。現(xiàn)有液壓同步系統(tǒng)有很多種實(shí)現(xiàn)方法，有的采用開環(huán)系統(tǒng)，例如機(jī)械剛性同步系統(tǒng)、分流集流閥同步系統(tǒng)等

6、，這些系統(tǒng)一般來說結(jié)構(gòu)簡單，但同步精度較低。在高精度同步應(yīng)用場合，同步控制系統(tǒng)大多采用閉環(huán)控制。例如采用伺服閥控制的同步系統(tǒng)，這種系統(tǒng)響應(yīng)速度快，同步精度較高，但閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗污染能力差，成本較高；采用電液比例閥控制的同步系統(tǒng)其抗污染能力較伺服閥強(qiáng)，但由于其存在死區(qū)、飽和等非線性，因此影響到其同步精度。筆者提出了一種基于電液數(shù)字伺服閥的液壓同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其核心控制元件電液數(shù)字伺服閥是一種新型的控制閥，該閥結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)，可直接用數(shù)字量進(jìn)行控制而無需D／A，易于實(shí)現(xiàn)計算機(jī)直接控制。1電液數(shù)字伺服閥及同步系統(tǒng)應(yīng)用1．1閥工作原理電液數(shù)字伺服閥

7、主要由步進(jìn)電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和閥體部分構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)作為電一機(jī)械轉(zhuǎn)換元件輸出角位移；傳動機(jī)構(gòu)將電機(jī)輸出的角位移轉(zhuǎn)變成閥芯的軸向位移；閥體部分由閥芯、閥套和閥體構(gòu)成。閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1電液數(shù)字伺服閥結(jié)構(gòu)圖其工作原理如圖2所示，步進(jìn)電機(jī)在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時，便通過凸輪機(jī)構(gòu)拖動閥芯，使其軸向移動，從而得到閥芯位移量的輸出。由于采用了連續(xù)跟蹤控制方法，從而消除了傳統(tǒng)的步進(jìn)式數(shù)字閥所固有的量化誤差與響應(yīng)速度之間的矛盾，保證了閥的快速收稿日期：2008—08—11基金項目：浙江工業(yè)大學(xué)?；鹳Y助項目作者簡介：朱發(fā)明(1979一)，男，講師、碩士，主要研究方向?yàn)?/p>

8、電液傳動及控制。E—mail：yes@zjut．edu．ca?！?0·機(jī)床與液壓第36卷響應(yīng)。圖2電液數(shù)字伺