摘 要：本文主要介紹一種液壓閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)、分類及應(yīng)用。本文所采用的是一種改進(jìn)的四缸同等位置同步系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的主要特征是同步精度高，響應(yīng)速度快。

關(guān)鍵詞：同等式同步控制 電液伺服控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制 同步精度

中圖分類號：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0099-01

隨著航空航天、現(xiàn)代機(jī)械工程、冶金機(jī)械等的飛速發(fā)展，對液壓同步控制技術(shù)要求精度和穩(wěn)定性越來越高。以升降平臺為例，機(jī)身的四個(gè)升降液壓缸在升降時(shí)應(yīng)能達(dá)到很好的同步控制，否則可能造成對機(jī)身或液壓油缸的破壞，甚至由于機(jī)身的不平而使平臺整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞。采用電液伺服同步控制系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)。電液伺服閥是實(shí)現(xiàn)電液伺服同步控制技術(shù)的關(guān)鍵控制器件。由于其較好的控制精度和穩(wěn)定性，電液伺服閥已開始逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制閥。

1 液壓閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)

1.1 工作原理

設(shè)定值即輸入信號決定了閥芯的先導(dǎo)壓力等級。傳感器主要檢測閥芯的位置，產(chǎn)生一個(gè)電控模塊可以識別的反饋信號，電控系統(tǒng)通過輸入信號和反饋信號之間的偏差來驅(qū)動電磁閥，進(jìn)而改變先導(dǎo)壓力，驅(qū)動主閥芯到正確的位置。

①集成脈寬調(diào)制。

采用基于集成的脈寬調(diào)制的電液伺服閥來控制，一旦主閥芯到達(dá)所需位置，調(diào)制停止，閥芯位置被鎖定。

1.2 平臺升降同步閉環(huán)控制系統(tǒng)

液壓同步閉環(huán)控制系統(tǒng)現(xiàn)在有很多實(shí)現(xiàn)形式，根據(jù)系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)的不同，以及有多少被控執(zhí)行元件、類型和結(jié)構(gòu)、安裝與運(yùn)行方向、控制元件的不同會有很多種分類?！巴确绞健焙汀爸鲝姆绞健笨刂品绞绞且簤和介]環(huán)系統(tǒng)最經(jīng)常使用的兩種。兩種方式比較，采用“同等方式”控制方式的液壓同步閉環(huán)系統(tǒng)就需要個(gè)執(zhí)行元件、檢測元件、控制元件、反饋等之間的關(guān)系嚴(yán)格匹配，才能獲得與采用“主從方式”的控制系統(tǒng)同等高精度的同步輸出，這樣就加大了機(jī)械設(shè)備的實(shí)行難度。

（1）同步閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：①同步精度高。同步閉環(huán)伺服控制采用伺服閥控制液壓同步，伺服閥的精度高，響應(yīng)快。②組成復(fù)雜。由同步閉環(huán)伺服控制組成的控制系統(tǒng)，此種伺服閥組成復(fù)雜，造價(jià)高且抗污染能力差。

（2）同步閉環(huán)控制系統(tǒng)的形式分類，①按控制輸出的不同，液壓同步閉環(huán)控制分為力同步閉環(huán)控制、速度同步閉環(huán)控制和位置同步閉環(huán)控制三種形式。②按被控執(zhí)行元件的數(shù)量不同，液壓同步閉環(huán)控制又有雙執(zhí)行元件和多執(zhí)行元件同步閉環(huán)控制之分。③按被控執(zhí)行元件的類型與結(jié)構(gòu)、安裝形式與運(yùn)動方向的不同，可以將液壓同步閉環(huán)控制分為液壓缸同步閉環(huán)控制與液壓馬達(dá)同步閉環(huán)控制。由于液壓執(zhí)行元件的安裝形式與運(yùn)動方向?qū)ν娇刂频男阅苡兄苯拥挠绊?，因此，液壓同步閉環(huán)控制又能細(xì)分成臥式和立式兩種形式。

1.3 控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

由于各種控制元件間在結(jié)構(gòu)及性能上存在的差異，液壓執(zhí)行元件單作用液壓缸與雙作用液壓缸的結(jié)構(gòu)及安裝方式的不同等原因造成了相應(yīng)控制形式間都有著各自的鮮明特點(diǎn)。

（1）電液伺服閥控制，電液伺服閥控制：電液伺服閥是種高精度、高頻響的電液控制元件，由它組成的液壓同步閉環(huán)控制系統(tǒng)不僅具有較高的響應(yīng)速度，而且同步控制精度高。電液伺服閥組成的液壓同步閉環(huán)控制一般適用于高同步精度要求的各類主機(jī)。

（2）立式液壓缸同步缸閉環(huán)控制，立式液壓缸同步缸閉環(huán)控制就存在因液壓缸豎直安裝導(dǎo)致的重力負(fù)載的作用，且會引起油缸在兩個(gè)運(yùn)動方向上的動態(tài)性能不一致，給正反兩個(gè)運(yùn)動方向的高精度同步控制帶來困難。這種重力負(fù)載的“干擾”現(xiàn)象，對大負(fù)荷的同步提升或下降是尤其嚴(yán)重的。

（3）對稱多液壓缸，對稱液壓缸是種雙桿雙向輸出的液壓缸，它的最大特點(diǎn)是進(jìn)、回油腔承壓面積相等，但其構(gòu)造較復(fù)雜、滑動磨擦阻力增大、需要的運(yùn)行空間也大。

2 平臺升降同步閉環(huán)伺服控制及應(yīng)用

采用液壓同步閉環(huán)控制的目的，就是要利用閉環(huán)控制的自身特點(diǎn)來獲得被控多個(gè)執(zhí)行元件與負(fù)載的輸出量的高精度同步。對于液壓同步閉環(huán)控制來說，“同等方式”和“主從方式”是通常采用的兩種控制策略?！巴确绞健奔粗付鄠€(gè)需同步控制的執(zhí)行元件跟蹤設(shè)定的理想輸出而都分別受到控制并達(dá)到同步驅(qū)動?！爸鲝姆绞健笔侵付鄠€(gè)需同步控制的執(zhí)行元件以其中一個(gè)的輸出為理想輸出，而其余的執(zhí)行元件均受到控制來跟蹤這一選定的理想輸出并達(dá)到同步驅(qū)動。

對于帶多個(gè)元件的執(zhí)行器，同時(shí)驅(qū)動同一個(gè)結(jié)構(gòu)元件的升降液壓系統(tǒng)，由于每個(gè)油缸的生產(chǎn)制造工藝、泄漏、非線性摩擦力、結(jié)構(gòu)、負(fù)載等上的差異。計(jì)算機(jī)控制的液壓同步伺服控制很好的解決了由于液壓系統(tǒng)的泄漏、執(zhí)行元件的非線性磨擦阻力、以及控制元件的性能差異、結(jié)構(gòu)件的制造工藝、平臺的負(fù)載大小、以及載貨的分布、平臺的高度等都將造成同步誤差。可實(shí)現(xiàn)平臺的自動調(diào)平，可大大提高同步精度。

同步控制回路就是根據(jù)通過改變一些液壓回路的流量來達(dá)到同步的，軟件程序中給定每個(gè)油缸的設(shè)定值控制伺服電磁閥開口。而位置誤差的檢測是通過位移傳感器來實(shí)現(xiàn)，位置精度的高低決定控制回路的精度。如以四個(gè)油缸的位置平均值作為參考值，每個(gè)油缸位置與平均值比較，當(dāng)在規(guī)定的一定誤差范圍內(nèi)時(shí)，油缸的驅(qū)動值不變即等于原來的設(shè)定值；當(dāng)油缸的位置與平均值比較大于平均值加上一定的誤差值時(shí)，減小油缸的驅(qū)動值使油缸的伸縮慢下來；當(dāng)油缸的位置與平均值比較小于平均值加上一定的誤差值時(shí)，增大油缸的驅(qū)動值加快油缸的伸縮速度；這種方法的基本程序是先根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定一組伺服閥基本設(shè)定參數(shù)，即沒有位置傳感器時(shí)，初調(diào)平臺升降時(shí)各伺服閥的初始值作為設(shè)定值。并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，然后加入傳感器位置反饋值，觀察平臺升降同步效果，調(diào)整設(shè)定值。若認(rèn)為控制質(zhì)量不滿意，則根據(jù)各設(shè)定參數(shù)對控制過程的影響改變調(diào)整參數(shù)。這樣反復(fù)試驗(yàn)，直到滿意為止。

經(jīng)過試驗(yàn)證明，平臺升降采用多液壓缸的位置同步電液伺服閥閉環(huán)控制，整機(jī)的同步驅(qū)動效果明顯，不同步范圍在±5 mm之內(nèi)，且同步驅(qū)動時(shí)平穩(wěn)、無卡住和水平搖晃現(xiàn)象。

3 結(jié)語

隨著航空航天、農(nóng)業(yè)、工程機(jī)械、冶金機(jī)械等的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的廣泛應(yīng)用，液壓同步控制閉環(huán)系統(tǒng)得到了不斷的日趨完善和成熟。

參考文獻(xiàn)

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