一種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統及控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統及其控制方法，通過對閥控系統油路的切換控制，該系統不但能實現對液壓缸或液壓馬達兩腔的獨立控制，而且具有電液伺服閥的冗余備份、雙閥并聯控制以及液壓缸或液壓馬達雙腔閉鎖控制功能。并且本發明專利技術對電液伺服閥的供油方式進行了特殊設計，既可以節省高壓能源，又可確保其在任何情況下都能向液壓缸或液壓馬達提供低壓油。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及流體傳動與控制
，尤其涉及一種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統及其控制方法。
技術介紹
電液伺服閥控缸或電液伺服閥控馬達系統中的主動負載，是指液壓缸或液壓馬達在運動過程中受到的負載阻礙其按照設定的運動規律進行運動，而被動負載則剛好相反，液壓缸或液壓馬達受到的負載會加速其按現有的運動趨勢進行運動。一般在主動負載下，需要向液壓缸或液壓馬達提供一定的液壓能源以克服負載所到來的阻力，而在被動負載下，并不需要向液壓缸或液壓馬達提供液壓能源，而是通過液壓閥的節流阻力作用抵消一部分負載力，只留下可以維持液壓缸或液壓馬達按設定規律進行運動的那部分負載力即可。在現有電液伺服閥控系統中，大多采用一個電液伺服閥對液壓缸或液壓馬達進行控制，單個電液伺服閥的控制方式存在一定的缺陷，它的兩個負載口是機械固聯的，不能進行獨立控制，在液壓缸或液壓馬達受到被動負載的情況下仍需要向電液伺服閥提供高壓能源才能維持液壓缸或液壓馬達的正常運動，存在較大的能源浪費。另外，單個電液伺服閥的最大流量往往不能滿足要求而且當電液伺服閥出現故障后，整個液壓系統將無法正常工作，對于被動負載下浪費液壓能源的問題，一些方案提出采用兩個伺服閥分別對液壓缸或液壓馬達的兩腔進行獨立控制，當液壓缸或液壓馬達工作在被動負載下時，其中一個伺服閥通過回油節流的方式對液壓缸或液壓馬達的運動軌跡進行控制，另一個伺服閥只需要向液壓缸或液壓馬達提供低壓油即可。現有的雙閥獨立控制方案中，當液壓缸或液壓馬達的某一腔需要低壓供油時，是通過該腔形成的負壓從液壓油箱內吸油，雖然這種方案比較簡單，但是如果液壓缸或液壓馬達受到的被動負載不夠大，不足以形成較大的負壓，就難以直接從油箱內吸油。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種節能式主被動負載雙電液伺服閥控系統及控制方法，通過油路的切換，該系統不但能實現對液壓缸或液壓馬達兩腔的獨立控制，達到節能目的，而且具有電液伺服閥的冗余備份功能、雙閥并聯控制功能以及液壓缸或液壓馬達雙腔閉鎖功能，并且本專利技術對電液伺服閥的供油方式進行了特殊設計，既可以節省高壓能源，又可確保其在任何情況下都能向液壓缸或液壓馬達提供低壓油。為了解決上述技術問題，本專利技術是這樣實現的:—種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統，第一伺服閥的一個負載口與第一兩位兩通電磁閥的A 口相連、另一個負載口與第二兩位兩通電磁閥的A 口相連,第二伺服閥的一個負載口與第三兩位兩通電磁閥的A 口相連、另一個負載口與第四兩位兩通電磁閥的A 口相連；第一兩位兩通電磁閥的B 口及第三兩位兩通電磁閥的B 口共同與執行機構的其中一腔連接，并同時連接第一壓力閥的入口及第二壓力傳感器；第二兩位兩通電磁閥的B 口及第四兩位兩通電磁閥的B 口共同與執行機構的另外一腔連接，并同時連接第二壓力閥的入口及第三壓力傳感器；第一壓力閥的出口及第二壓力閥的出口連接在一起后接入油箱；液壓泵從油箱吸油后輸出的液壓油經過單向閥及過濾器后接入第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的供油口，同時和第一壓力閥的入口、減壓閥的入口及第一壓力傳感器相連；第一壓力閥的出口接入油箱，減壓閥的出口與第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的回油口及第二壓力閥的入口相連；第二壓力閥的出口接入油箱；液壓泵通過交流伺服電機驅動。本專利技術還提供了一種上述節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統的控制方法，設系統的執行機構為液壓缸或液壓馬達；第一兩位兩通電磁閥的B 口及第三兩位兩通電磁閥的B 口共同與執行機構的B腔連接，第二兩位兩通電磁閥的B 口及第四兩位兩通電磁閥的B 口共同與執行機構的A腔連接；該方法包括四種控制模式:模式1、雙閥獨立控制模式控制第一兩位兩通電磁閥和第四兩位兩通電磁閥接通且第二兩位兩通電磁閥和第三兩位兩通電磁閥關閉，或者控制第一兩位兩通電磁閥和第四兩位兩通電磁閥關閉且第二兩位兩通電磁閥和第三兩位兩通電磁閥接通，此時系統處于雙閥獨立控制模式；當液壓缸伸出或液壓馬達順時針旋轉過程中受到主動負載時，控制第一電液伺服閥和第二電液伺服閥斜通；當液壓缸伸出或液壓馬達順時針旋轉過程中受到被動負載時，控制第一電液伺服閥斜通、第二電液伺服閥直通，并且第二電液伺服閥直通時其閥芯開口全部打開至最大；當液壓缸縮回或液壓馬達逆時針旋轉過程中受到主動負載時，控制第一電液伺服閥和第二電液伺服閥直通；當液壓缸縮回或液壓馬達逆時針旋轉過程中受到被動負載時，控制第一電液伺服閥斜通、第二電液伺服閥直通，并且第一電液伺服閥斜通時其閥芯開口全部打開至最大；模式2、冗余工作模式控制第一兩位兩通電磁閥和第二兩位兩通電磁閥接通且第三兩位兩通電磁閥和第四兩位兩通電磁閥關閉，或者控制第一兩位兩通電磁閥和第二兩位兩通電磁閥關閉且第三兩位兩通電磁閥和第四兩位兩通電磁閥接通，此時系統處于冗余工作模式；當其中一個電液伺服閥出現故障后，通過兩位兩通電磁閥的切換，讓另外一個電液伺服閥工作；模式3、并聯工作模式控制四個兩位兩通電磁閥全部接通，兩個電液伺服閥都工作，此時系統處于并聯工作模式；模式4、閉鎖工作模式控制四個兩位兩通電磁閥全部關閉，兩個電液伺服閥均被隔離開，此時執行機構兩腔內的液壓油全部被封在容腔內，系統處于并聯工作模式，執行機構不產生運動。當已知執行機構的運動規律時，則根據執行機構的運動參數計算其所需要的流量，控制交流伺服電機的轉速使得液壓泵輸出滿足需求的液壓油流量。優選地，該方法進一步包括:通過設置在執行機構的傳感器采集執行機構的當前運動速度及運動加速度估計下一個時刻的運動速度；下一時刻的運動速度=當前運動速度+當前運動加速度X傳感器采樣時間間隔；根據計算得到的下一時刻的運動速度計算執行機構所需要的流量，控制交流伺服電機的轉速使得液壓泵輸出滿足需求的液壓油流量。優選地，該方法進一步包括:當執行機構受主動負載時，通過檢測第二壓力傳感器和第三壓力傳感器的壓力值，并根據執行機構的有效工作面積計算出當前負載的大小，然后計算出液壓泵所需要輸出的高壓油的壓力；通過控制比例溢流閥驅動電流的大小，并通過第一壓力傳感器對液壓泵輸出的壓力進行檢測，從而控制液壓泵輸出的高壓油的壓力，使之滿足執行機構驅動負載的需求。有益效果:可以看出，本專利技術提出的雙電液伺服閥控系統不但能夠實現液壓缸或液壓馬達的雙閥獨立控制，達到節省能源的目的，還具有冗余控制、并聯控制、閉鎖控制、液壓缸或液壓馬達的雙腔壓力安全保護等功能。所采用的液壓能源其供油流量及壓力可以根據液壓缸或液壓馬達的實際需求進行控制，也起到了節省能源的作用。附圖說明圖1為節能式主被動負載雙電液伺服閥控系統油路I第一電液伺服閥,2第二電液伺服閥,3第一兩位兩通電磁閥,4第二兩位兩通電磁閥，5第三兩位兩通電磁閥,6第四兩位兩通電磁閥,7第一壓力閥,8第二壓力閥,9液壓泵，10伺服電機，11單向閥，12比例溢流閥，13減壓閥，14第三壓力閥，15過濾器，16油箱，17第一壓力傳感器，18第二壓力傳感器，19第三壓力傳感器，20液壓缸，21液壓馬達具體實施例方式下面結合附圖1并舉實施例，對本專利技術進行詳細描述。規定使液壓缸20的A腔容積逐漸增大B腔容積逐漸減小的運動為伸出運動，反之則為縮回運動。液壓馬達21由于A腔壓力高于B腔壓力而產生的運動為順時針轉動，反之為逆時針轉動。本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統，其特征在于，第一伺服閥（1）的一個負載口與第一兩位兩通電磁閥（3）的A口相連、另一個負載口與第二兩位兩通電磁閥（4）的A口相連，第二伺服閥（2）的一個負載口與第三兩位兩通電磁閥（5）的A口相連、另一個負載口與第四兩位兩通電磁閥（6）的A口相連；第一兩位兩通電磁閥（3）的B口及第三兩位兩通電磁閥（5）的B口共同與執行機構的其中一腔連接，并同時連接第一壓力閥（7）的入口及第二壓力傳感器（18）；第二兩位兩通電磁閥（4）的B口及第四兩位兩通電磁閥（6）的B口共同與執行機構的另外一腔連接，并同時連接第二壓力閥（8）的入口及第三壓力傳感器（19）；第一壓力閥（7）的出口及第二壓力閥（8）的出口連接在一起后接入油箱（16）；液壓泵（9）從油箱（16）吸油后輸出的液壓油經過單向閥（11）及過濾器（15）后接入第一電液伺服閥（1）和第二電液伺服閥（2）的供油口，同時和第一壓力閥（12）的入口、減壓閥（13）的入口及第一壓力傳感器（17）相連；第一壓力閥（12）的出口接入油箱（16），減壓閥（13）的出口與第一電液伺服閥（1）和第二電液伺服閥（2）的回油口及第二壓力閥（14）的入口相連；第二壓力閥（14）的出口接入油箱（16）；液壓泵（9）通過交流伺服電機（10）驅動。...

【技術特征摘要】
1.一種節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統,其特征在于,第一伺服閥(I)的一個負載口與第一兩位兩通電磁閥(3)的A 口相連、另一個負載口與第二兩位兩通電磁閥(4)的A 口相連，第二伺服閥(2)的一個負載口與第三兩位兩通電磁閥(5)的A 口相連、另一個負載口與第四兩位兩通電磁閥(6)的A 口相連；第一兩位兩通電磁閥(3)的B 口及第三兩位兩通電磁閥(5)的B 口共同與執行機構的其中一腔連接，并同時連接第一壓力閥(7)的入口及第二壓力傳感器(18);第二兩位兩通電磁閥(4)的B 口及第四兩位兩通電磁閥(6)的B口共同與執行機構的另外一腔連接，并同時連接第二壓力閥(8)的入口及第三壓力傳感器(19);第一壓力閥(7)的出口及第二壓力閥(8)的出口連接在一起后接入油箱(16); 液壓泵(9)從油箱(16)吸油后輸出的液壓油經過單向閥(11)及過濾器(15)后接入第一電液伺服閥(I)和第二電液伺服閥(2)的供油口，同時和第一壓力閥(12)的入口、減壓閥(13)的入口及第一壓力傳感器(17)相連；第一壓力閥(12)的出口接入油箱(16)，減壓閥(13)的出口與第一電液伺服閥(I)和第二電液伺服閥(2)的回油口及第二壓力閥(14)的入口相連；第二壓力閥(14)的出口接入油箱(16);液壓泵(9)通過交流伺服電機(10)驅動。2.權利要求1所述節能式主被動負載的雙電液伺服閥控系統的控制方法，其特征在于，設系統的執行機構為液壓缸(20)或液壓馬達(21);第一兩位兩通電磁閥(3)的B 口及第三兩位兩通電磁閥(5 )的B 口共同與執行機構的B腔連接，第二兩位兩通電磁閥(4 )的B口及第四兩位兩通電磁閥(6)的B 口共同與執行機構的A腔連接； 該方法包括四種控制模式: 模式1、雙閥獨立控制模式 控制第一兩位兩通電磁閥(3)和第四兩位兩通電磁閥(6)接通且第二兩位兩通電磁閥(4)和第三兩位兩通電磁閥(5)關閉，或者控制第一兩位兩通電磁閥(3)和第四兩位兩通電磁閥(6)關閉且第二兩位兩通電磁閥(4)和第三兩位兩通電磁閥(5)接通，此時系統處于雙閥獨立控制模式； 當液壓缸(20)伸出或液壓馬達(21)順時針旋轉過程中受到主動負載時，控制第一電液伺服閥(I)和第二電液伺服閥(2 )斜通； 當液壓缸(20)伸出或液壓馬達(21)順時針旋轉過程中受到被動負載時，控制第一電液伺服閥(I)斜通、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王軍政，趙江波，汪首坤，馬立玲，沈偉，李靜，李金倉，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：