阅读说明：本技术 一种多两级缸液压同步控制系统 (Hydraulic synchronous control system with multiple two-stage cylinders ) 是由 黎成杰 段三军 梁嘉震 魏永智 郭宁 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多两级缸液压同步控制系统,属于液压传动与控制技术领域。本发明提供的一种适用于移动重载AGV的立式安装液压缸的多缸同步液压系统,既能满足大负载需求,又能简化机械结构,还能满足大行程的需求,同时,要解决满足多缸同步升降液压系统的控制精度问题。(The invention relates to a multi-two-stage cylinder hydraulic synchronous control system, and belongs to the technical field of hydraulic transmission and control. The multi-cylinder synchronous hydraulic system of the vertical installation hydraulic cylinder suitable for the mobile heavy-load AGV, provided by the invention, can meet the requirement of a large load, simplify the mechanical structure, meet the requirement of a large stroke, and simultaneously solve the problem of meeting the control precision of the multi-cylinder synchronous lifting hydraulic system.)

一种多两级缸液压同步控制系统

技术领域

本发明属于液压传动与控制技术领域，具体涉及一种多两级缸液压同步控制系统。

背景技术

目前移动运载设备AGV大多要求具有平台升降功能，而在国内大部分移动运载设备AGV的举升平台采用的升降机驱动方式，由于电驱动升降机的功率限制，举升负载的重量受限，不能满足日益发展的重载移动升降设备(重载移动升降AGV)的需求；然而，目前有部分移动设备AGV采用了液压升降平台，但是液压升降平台要求同步性能高，所以部分液压升降平台采用了机械同步式的升降平台，例如剪叉升降平台，如此一来，不仅增加了液压系统的系统压力，同时也提高了AGV的安装空间以及结构设计的要求，无法满足限高AGV的需求。由于立式安装的液压缸的长度受到了移动设备AGV的高度限制，因此，迫切需要一种立式安装液压缸的多缸同步升降系统，其不仅要满足大举升负载的使用工况，而且能有效简化机械结构；此外，还能满足大行程的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种适用于移动重载AGV的立式安装液压缸的多缸同步液压系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多两级缸液压同步控制系统，该系统包括控制单元模块1、液压单元模块2、执行单元模块3；所述控制单元模块1用于控制所述液压单元模块2中的液压阀的启闭，以及采集所述执行单元模块3中的传感器数据；所述液压单元模块2与所述执行单元模块3连接，用于通过所述控制单元模块1的控制指令，实现所述执行单元模块3的运动；所述执行单元模块3用于在所述控制单元模块1控制下实现同步升降运动。

优选地，所述控制单元模块1包括遥控器11、可编程控制器12，通讯扩展模块13、模拟量输出模块14以及比例放大器15；所述遥控器11与所述可编程控制器12相连，用于给所述可编程控制器12发送运动指令，包括所述执行单元模块3的上升和下降运动；所述可编程控制器12与所述通讯扩展模块13以及所述模拟量输出模块14连接，可编程控制器12用于通过解析遥控器11的动作指令，计算移动设备AGV升降平台的升降速度，然后根据所述液压单元模块2中液压阀的参数特性，换算出所述液压单元模块2中液压阀开启所需的电压值得到电压控制信号并发送至模拟量输出模块14；可编程控制器12还用于从执行单元模块3的多组液压缸31选取一个基准液压缸，计算出另外几个液压缸与基准液压缸的位置误差，并计算出非基准液压缸的流量补偿量，通过计算流量补偿量下发的电压补偿量控制信号并发送至模拟量输出模块14；所述通讯扩展模块13用于读取所述执行单元模块3中传感器的位移数据；所述模拟量输出模块14用于实现输出连续的电压控制信号以及连续的电压补偿量控制信号，并传递至所述比例放大器15，所述模拟量输出模块14的点位输出与所述比例放大器15的数量一致；所述比例放大器15用于通过比例换算把从所述模拟量输出模块14获取的电压控制信号、电压补偿量控制信号分别转换成所述液压单元模块2中液压阀的电流控制信号、电流补偿量控制信号，以实现控制所述液压单元模块2中的液压阀；液压单元模块2中液压阀由电流补偿量控制信号与由遥控器11下发的动作指令所转换成的电流控制信号共同控制。

优选地，所述执行单元模块3包含四组液压缸31以及四组位移传感器32；所述位移传感器32一对一独立安装在每个所述液压缸31上；所述执行单元模块3中的四组相同的液压缸31，用于实现升降平台的升降功能；所述液压缸31为两级液压缸，所述液压缸31上设置了三个进出油口，其中包括在一级缸的无杆腔设置的进出油口、在一级缸的有杆腔设置的进出油口以及在二级缸在有杆腔设置的进出油口。

优选地，所述液压单元模块2包括油箱21、电机泵组22、手泵23、液位计24、空滤器25、回油过滤器26、单向阀27、出油过滤器28、压力表29、多路阀210、平衡阀211、顺序阀212；所述油箱21分别与所述电机泵组22、所述手泵23、所述液位计24、所述空滤器25以及所述回油过滤器26连接；所述单向阀27的进口与所述电机泵组22通过油管连接；所述压力表29分别与所述手泵23和所述单向阀27的出口连接，用于显示系统压力；所述单向阀27出口还与所述出油过滤器28一端连接；所述出油过滤器28另一端与所述多路阀210连接；所述多路阀210的出油口分别与所述平衡阀211以及所述顺序阀212连接；所述平衡阀211连接在所述液压缸31的一级缸的无缸腔油口；所述顺序阀212与所述液压缸31的一级缸的有杆腔的油口连接。

优选地，所述比例放大器15的数量与所述执行单元模块3中的液压缸的数量相等。

优选地，在液压缸31的一级缸与二级缸切换位置设置了减速区，当位置传感器32测量出液压缸31的运动高度处于减速区时，遥控器11将下发的动作指令中的速度值降低，直至液压缸31运行出减速区。

优选地，所述遥控器11通过无线方式与所述可编程控制器12相连。

优选地，所述遥控器11通过有线方式与所述可编程控制器12相连。

优选地，所述液压单元模块2与所述执行单元模块3由液压管路连接。

优选地，所述可编程控制器12具体用于根据PID控制算法计算出非基准液压缸的流量补偿量。

(三)有益效果

本发明提供的一种适用于移动重载AGV的立式安装液压缸的多缸同步液压系统，既能满足大负载需求，又能简化机械结构，还能满足大行程的需求，同时，要解决满足多缸同步升降液压系统的控制精度问题。

附图说明

图1是本发明提供的多两级缸液压同步控制系统的框架图；

图2是本发明提供的液压单元模块与执行单元模块的原理图；

图3是本发明提供的多两缸液压同步控制算法的实现流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种多两级缸液压同步控制系统，包括控制单元模块1、液压单元模块2、执行单元模块3；所述控制单元模块1用于控制所述液压单元模块2中的液压阀的启闭，以及采集所述执行单元模块3中的传感器数据；所述液压单元模块2与所述执行单元模块3由液压管路连接，用于通过所述控制单元模块1的控制指令，实现所述执行单元模块3的运动；所述执行单元模块3用于在所述控制单元模块1控制下实现同步升降运动。

所述控制单元模块1包括遥控器11、可编程控制器12，通讯扩展模块13、模拟量输出模块14以及比例放大器15；所述遥控器11通过无线方式或有线方式与所述可编程控制器12相连，用于给所述可编程控制器12发送运动指令，包括所述执行单元模块3的上升和下降运动；所述可编程控制器12通过自身端口与所述通讯扩展模块13以及所述模拟量输出模块14连接，可编程控制器12用于通过解析遥控器11的动作指令，计算移动设备AGV升降平台的升降速度，然后根据所述液压单元模块2中液压阀的参数特性，换算出所述液压单元模块2中液压阀开启所需的电压值得到电压控制信号并发送至模拟量输出模块14；可编程控制器12还用于从执行单元模块3的四组液压缸31选取一个基准液压缸，计算出另外三个液压缸与基准液压缸的位置误差，并根据PID控制算法计算出非基准液压缸的流量补偿量，通过计算流量补偿量下发的电压补偿量控制信号并发送至模拟量输出模块14；所述位置误差需设定允许范围，用于避免多路阀连续改变阀口大小，从而影响系统地稳定性；所述通讯扩展模块13用于实现高速地读取所述执行单元模块3中传感器的位移数据；所述模拟量输出模块14用于实现输出连续的电压控制信号以及连续的电压补偿量控制信号，并通过导线传递至所述比例放大器15，所述模拟量输出模块14的点位输出与所述比例放大器15的数量一致；所述比例放大器15用于通过比例换算把从所述模拟量输出模块14获取的电压控制信号、电压补偿量控制信号分别转换成所述液压单元模块2中液压阀的电流控制信号、电流补偿量控制信号，以实现控制所述液压单元模块2中的液压阀；液压单元模块2中液压阀由电流补偿量控制信号与由遥控器11下发的动作指令所转换成的电流控制信号共同控制；

所述比例放大器15的数量与所述执行单元模块3中的液压缸的数量相等。

如图2所示，所述执行单元模块3包含四组液压缸31以及四组位移传感器32；所述液压缸31为两级液压缸，比单级缸增加了一倍的行程，有效地解决了AGV设备的高度限制油缸行程的问题；所述位移传感器32一对一独立安装在每个所述液压缸31上；所述执行单元模块3中的四组液压缸31，用于实现升降平台的升降功能，因此所述执行单元模块3增加了移动设备AGV举升平台的承载力，满足大负载的移动设备AGV的需求，同时提高了举升平台的平稳性；所述液压缸31为两级液压缸，所述液压缸31上设置了三个进出油口，其中包括在一级缸的无杆腔设置的进出油口、在一级缸的有杆腔设置的进出油口以及在二级缸在有杆腔设置的进出油口；所述液压缸31设置的此三个油口有效地解决了液压缸的内泄问题，减少了液压缸使用时的泄漏量。

如图2所示，所述液压单元模块2包括油箱21、电机泵组22、手泵23、液位计24、空滤器25、回油过滤器26、单向阀27、出油过滤器28、压力表29、多路阀210、平衡阀211、顺序阀212；所述油箱21分别与所述电机泵组22、所述手泵23、所述液位计24、所述空滤器25以及所述回油过滤器26连接；所述单向阀27的进口与所述电机泵组22通过油管连接；所述压力表29分别与所述手泵23和所述单向阀27的出口连接，用于显示系统压力；所述单向阀27出口还与所述出油过滤器28一端连接；所述出油过滤器28另一端与所述多路阀210连接；所述多路阀210的出油口分别与所述平衡阀211以及所述顺序阀212连接；所述平衡阀211连接在所述液压缸31的一级缸的无缸腔油口；所述顺序阀212与所述液压缸31的一级缸的有杆腔的油口连接。

其中，所述多路阀210的每组阀单独连接着所述液压缸31，实现了所述控制单元模块1独立控制所述执行单元模块3中的每组液压缸31；所述平衡阀211独立安装在所述液压缸31的一级缸的无杆腔油口，可以有效地控制立式液压缸负负载时(液压升降平台带载下降)的运动速度；所述顺序阀212安装在所述液压缸31的一级缸的有杆腔的油口前，有效避免了所述液压缸在下降时出现两级缸动作顺序错乱问题。

如图3所示，本发明的多两级缸液压同步控制系统的控制原理包括下述步骤：

操作人员通过操作遥控器11，给可编程控制器12发送动作指令；

可编程控制器12通过解析遥控器11的动作指令，计算升降平台的升降速度；然后根据多路阀210的参数特性，换算出多路阀210开启所需的电压值得到电压控制信号并发送至模拟量输出模块14；

比例放大器15通过换算从模拟量输出模块14所获取的电压控制信号，解算为控制多路阀210的启闭的电流控制信号；所述控制单元模块1实现同时对多路阀210中的每片比例阀下发所述电流控制信号；在下发电流控制信号到多路阀210的同时，也通过通讯扩展模块13不断读取每个液压缸31的位置数据；

可编程控制器12还从所述四组液压缸31选取一个基准液压缸，计算出另外三个液压缸与基准液压缸的位置误差，并根据PID控制算法计算出非基准液压缸的流量补偿量，通过计算流量补偿量下发的电压补偿量控制信号并发送至模拟量输出模块14，然后比例放大器15将从模拟量输出模块14所获取的电压补偿量控制信号换算成电流补偿量控制信号，从而控制多路阀210中每片比例阀的开口大小；所述位置误差需设定允许范围，用于避免多路阀连续改变阀口大小，从而影响系统地稳定性。所述PID控制算法为常用控制算法，在此不再说明。

由电流补偿量控制信号与遥控器11下发的动作指令所转换成的电流控制信号共同控制所述多路阀210；从而实现所述执行单元模块3根据控制单元模块1下发的控制信号实现同步升降的动作。

为了更好地控制液压缸31的一级缸和二级缸的上升运动的速度平稳性以及精度，在一级缸与二级缸切换位置设置了减速区，当位置传感器32测量出液压缸31的运动高度处于减速区时，遥控器11将下发的动作指令中的速度值降低，直至油缸运行出减速区；所述减速区的设置实现了一级缸(大缸)到二级缸(小缸)的平稳过度，有效缓解了两级缸在过度位置由两级缸的面积差带来的速度稳定以及精度控制问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。