阅读说明：本技术 泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法 (Pump valve composite cylinder control force control and valve control cylinder position control combined loading device and control method ) 是由 巴凯先 俞滨 娄文韬 刘瑞栋 孔祥东 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法。该装置包括：泵阀复合控缸力控制系统、阀控缸位置闭环系统、控制装置以及供油油箱；泵阀复合控缸力控制系统包括第一非对称缸、第一压力传感器、第二压力传感器、第一伺服阀、第二伺服阀、第一动力装置、力传感器和补油装置；阀控缸位置闭环系统包括第二非对称缸、位移传感器、第三伺服阀和第二动力装置；力传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和位移传感器分别与控制装置的输入端电连接；第一动力装置、第一伺服阀、第二伺服阀和第三伺服阀分别与控制装置的控制端电连接。采用本发明的装置及方法,能够在提高响应速度的同时提高控制精度。(The invention discloses a combined loading device and a control method for force control of a pump valve combined cylinder control and position control of a valve control cylinder. The device includes: the system comprises a pump-valve compound cylinder control system, a valve control cylinder position closed-loop system, a control device and an oil supply tank; the pump valve composite control cylinder force control system comprises a first asymmetric cylinder, a first pressure sensor, a second pressure sensor, a first servo valve, a second servo valve, a first power device, a force sensor and an oil supplementing device; the valve control cylinder position closed-loop system comprises a second asymmetric cylinder, a displacement sensor, a third servo valve and a second power device; the force sensor, the first pressure sensor, the second pressure sensor and the displacement sensor are respectively and electrically connected with the input end of the control device; the first power device, the first servo valve, the second servo valve and the third servo valve are respectively and electrically connected with the control end of the control device. By adopting the device and the method, the response speed can be improved, and the control precision can be improved.)

泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法

技术领域

本发明涉及流体传动与控制技术领域，特别是涉及一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法。

背景技术

近年来，移动机器人在社会各行各业中应用越来越广泛，目前较为先进的液压动力型足式机器人，腿部关节动力器多采用高集成的阀控缸单元，由电液伺服阀进行控制；也有的腿部关节动力器采用电动静液作动器，即泵直驱控制单元，通过改变泵的排量或转速，使得泵的输出流量和压力与负载要求匹配。单一阀控缸系统属于节流型系统，能量损失较大，且由于机器人行走时各关节对系统压力和流量需求不同，会造成较大的能量损失，降低足式机器人野外工作的续航能力。单一泵控系统属于直驱式系统，相对于阀控缸系统，响应速度较慢，控制精度较差。因此，如何在提高响应速度的同时提高控制精度是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种泵阀复合控缸及一体化加载控制装置和控制方法，具有能够在提高响应速度的同时提高控制精度的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，包括：泵阀复合控缸力控制系统、阀控缸位置闭环系统、控制装置以及供油油箱；

所述泵阀复合控缸力控制系统，具体包括：第一非对称缸、第一压力传感器、第二压力传感器、第一伺服阀、第二伺服阀、第一动力装置、力传感器和补油装置；所述第一伺服阀第一端与第一非对称缸有杆腔连接，所述第一伺服阀第二端与所述供油油箱连接；所述第二伺服阀第一端与第一非对称缸无杆腔连接，所述第二伺服阀第二端与所述供油油箱连接；所述第一压力传感器设置在所述第一非对称缸有杆腔与所述第一伺服阀之间的管路上且靠近所述第一非对称缸有杆腔，所述第一压力传感器用于检测所述第一非对称缸有杆腔的压力信号；所述第二压力传感器设置在所述第一非对称缸无杆腔与所述第二伺服阀之间的管路上且靠近所述第一非对称缸无杆腔，所述第二压力传感器用于检测所述第一非对称缸无杆腔的压力信号；所述第一动力装置的第一出力端与所述第一非对称缸有杆腔连接，所述第一动力装置的第二出力端与所述第一非对称缸无杆腔连接；所述补油装置的进油端与所述供油油箱连接，所述第一非对称缸有杆腔和所述第一非对称缸无杆腔分别所述补油装置的出油端连接；

所述阀控缸位置闭环系统，具体包括：第二非对称缸、位移传感器、第三伺服阀和第二动力装置；所述第一非对称缸有杆腔与第二非对称缸有杆腔连接；所述力传感器设置在所述第一非对称缸有杆腔与第二非对称缸有杆腔的连接管路上且靠近所述第一非对称缸有杆腔，所述力传感器用于检测所述第一非对称缸的负载力；所述位移传感器设置在所述第一非对称缸有杆腔与第二非对称缸有杆腔的连接管路上且靠近所述第二非对称缸有杆腔，所述位移传感器用于检测所述第二非对称缸的输出位置电压信号；所述第三伺服阀第一端与第二非对称缸无杆腔连接，所述第三伺服阀第二端与所述第二非对称缸有杆腔连接，所述第三伺服阀第三端分别与第二动力装置的出力端、所述第一伺服阀第三端和所述第二伺服阀第三端连接，所述第三伺服阀第四端与所述供油油箱连接；所述第二动力装置的输入端与所述供油油箱连接；

所述力传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述位移传感器分别与所述控制装置的输入端电连接；所述第一动力装置、所述第一伺服阀、所述第二伺服阀和所述第三伺服阀分别与所述控制装置的控制端电连接；所述控制装置用于力负载伺服控制、压力伺服控制以及位移闭环控制。

可选的，所述控制装置，具体包括：

第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块；

所述第一控制模块，具体包括：输入力转换模块、负载力转换模块、第一控制器和伺服控制器；所述第一控制器的第一输入端与所述输入力转换模块连接，所述第一控制器的第二输入端与所述负载力转换模块连接，所述第一控制器的控制端与所述伺服控制器连接；所述负载力转换模块与所述力传感器连接，所述负载力转换模块用于将所述力传感器检测的负载力转换为负载力信号；所述第一控制器用于将所述输入力转换模块转换的输入力信号与所述负载力信号做偏差处理得到第一偏差信号；所述伺服控制器用于根据所述第一偏差信号控制所述第一动力装置；

所述第二控制模块，具体包括：第一压力转换模块和第二控制器；所述第二控制器的第一输入端与所述第一压力传感器连接，所述第二控制器的第二输入端与所述第一压力转换模块连接，所述第二控制器的控制端与所述第一伺服阀连接；所述第二控制器用于将所述第一压力传感器检测的第一非对称缸有杆腔的压力信号与所述第一压力转换模块转换的第一输入压力电压信号做偏差处理得到第二偏差信号，并根据所述第二偏差信号控制所述第一伺服阀调节阀口大小；

所述第三控制模块，具体包括：第二压力转换模块和第三控制器；所述第三控制器的第一输入端与所述第二压力传感器连接，所述第三控制器的第二输入端与所述第二压力转换模块连接，所述第三控制器的控制端与所述第二伺服阀连接；所述第三控制器用于将所述第二压力传感器检测的第一非对称缸无杆腔的压力信号与所述第二压力转换模块转换的第二输入压力电压信号做偏差处理得到第三偏差信号，并根据所述第三偏差信号控制所述第二伺服阀调节阀口大小；

所述第四控制模块，具体包括：输入位置转换模块和第四控制器；所述第四控制器的第一输入端与所述输入位置转换模块连接，所述第四控制器的第二输入端与所述位移传感器连接，所述第四控制器的控制端与所述第三伺服阀连接；所述第四控制器用于将所述输入位置转换模块转换得到的输入位置电压信号与所述位移传感器检测的输出位置电压信号做偏差处理得到第四偏差信号，并根据所述第四偏差信号控制所述第三伺服阀调节阀口大小。

可选的，所述第一输入压力电压信号为5bar或者为(A₁P₁-F)/A₂；

所述第二输入压力电压信号为5bar或者为(F+A₂P₂)/A₁；

其中，F表示负载力信号，P₁表示第一非对称缸无杆腔的压力信号，P₂表示第一非对称缸有杆腔的压力信号，A₁表示第一非对称缸无杆腔活塞接触面积，A₂表示第一非对称缸有杆腔活塞接触面积。

可选的，所述补油装置，具体包括：

增压油箱、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、卸油单向阀、第一过滤器、补油泵和补油电机；

所述增压油箱分别与所述第一单向阀导通端、所述第二单向阀导通端、所述第三单向阀截止端和所述卸油单向阀导通端连接；所述第一单向阀截止端与所述第一非对称缸有杆腔连接；所述第二单向阀截止端与所述第一非对称缸无杆腔连接；所述卸油单向阀截止端与所述供油油箱连接；所述补油泵的输入端与所述供油油箱连接，所述补油泵的供电端与所述补油电机连接，所述补油泵的出力端与所述第一过滤器的输入端连接，所述第一过滤器的输出端与所述第三单向阀的导通端连接。

可选的，所述第一动力装置，具体包括：第一齿轮泵和第一伺服电机；所述第一齿轮泵的供电端与所述第一伺服电机连接；所述第一齿轮泵的第一出力端与所述第一非对称缸有杆腔连接，所述第一齿轮泵的第二出力端与所述第一非对称缸无杆腔连接；

所述第二动力装置，具体包括：第二齿轮泵和第二伺服电机；所述第二齿轮泵的供电端与所述第二伺服电机连接；所述第二齿轮泵的出力端与所述第三伺服阀第三端连接，所述第二齿轮泵的输入端与所述供油油箱连接。

可选的，所述第二动力装置，还包括：

第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第二过滤器、第四单向阀、压力表和蓄能器；

所述第二齿轮泵的出力端分别与所述第四单向阀导通端和所述第三截止阀的一端连接，所述第三截止阀的另一端与所述压力表连接；所述第四单向阀截止端分别与所述第二过滤器的一端以及所述第二截止阀的一端连接，所述第二截止阀的另一端与所述蓄能器连接；所述第二过滤器的另一端与所述第一截止阀的一端连接，所述第一截止阀的另一端与所述第三伺服阀第三端连接。

可选的，所述的泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，还包括：

液位液温计、冷却器、低压球阀和空气滤清器；

所述冷却器一端与所述供油油箱连接，所述冷却器另一端分别与所述第一伺服阀第二端、所述第二伺服阀第二端、所述卸油单向阀截止端、所述补油泵的输入端以及所述第二齿轮泵的输入端连接；所述液位液温计设置在所述冷却器与所述供油油箱的管路上；所述低压球阀一端与所述空气滤清器连接，所述低压球阀另一端与所述冷却器连接。

本发明还提供一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载控制方法，应用于上述的泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，包括：

获取力传感器检测的第一非对称缸的负载力，控制装置根据所述第一非对称缸的负载力对第一动力装置进行力负载伺服控制；

获取第一压力传感器检测的第一非对称缸有杆腔的压力信号，所述控制装置根据所述第一非对称缸有杆腔的压力信号以及所述第一非对称缸的负载力对第一伺服阀进行压力伺服控制，调节所述第一伺服阀的阀口大小，对所述第一非对称缸有杆腔进行补油或卸油；

获取第二压力传感器检测的第一非对称缸无杆腔的压力信号，所述控制装置根据所述第一非对称缸无杆腔的压力信号以及所述第一非对称缸的负载力对第二伺服阀进行压力伺服控制，调节所述第二伺服阀的阀口大小，对所述第一非对称缸无杆腔进行补油或卸油；

获取位移传感器检测的第二非对称缸的输出位置电压信号，所述控制装置根据所述第二非对称缸的输出位置电压信号对第三伺服阀进行位移闭环控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载控制方法，通过设置泵阀复合控缸力控制系统，即双向定量泵和伺服阀复合控缸力控制系统，能够实现将阀控缸位置闭环系统输出干扰位置加载到双向定量泵和伺服阀复合控缸系统中，用来测试双向定量泵和伺服阀复合控缸系统的高精度输出力控制。同时能够将双向定量泵和伺服阀复合控缸系统设置为加载系统，通过双向定量泵和伺服阀复合控缸加载系统输出力干扰加载到阀控缸位置闭环系统进行高精度输出位置控制，具有能够在提高响应速度的同时提高控制精度的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中泵阀复合控缸力控制系统液压原理图；

图2为本发明实施例中双向定量泵和伺服阀复合控缸力控制系统原理框图；

图3为本发明实施例中双向定量泵和伺服阀复合控缸力控制系统过程图；

图4为本发明实施例中阀控缸位置闭环系统控制过程图；

图中，1.1表示第一非对称缸，1.2表示第二非对称缸，2表示增压油箱，3.1表示第一单向阀，3.2表示第二单向阀，3.3表示第三单向阀，3.4表示第四单向阀，4表示补油泵，5表示补油电机，6表示第一过滤器，7.1表示第一齿轮泵，7.2表示第二齿轮泵，8.1表示第一伺服电机，8.2表示第二伺服电机，9.1表示第一伺服阀，9.2表示第二伺服阀，9.3表示第三伺服阀，10表示冷却器，11表示液位液温计，12表示空气滤清器，13表示低压球阀，14表示供油油箱，15表示卸油单向阀，16.1表示第一压力传感器，16.2表示第二压力传感器，17表示位移传感器，18.1表示第一截止阀，18.2表示第二截止阀，18.3表示第三截止阀，19表示压力表，20表示第二过滤器，21表示蓄能器，22表示力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法，具有能够在提高响应速度的同时提高控制精度的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1-4所示，一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，包括：泵阀复合控缸力控制系统、阀控缸位置闭环系统、控制装置以及供油油箱14。

泵阀复合控缸力控制系统，即第一部分系统，具体包括：第一非对称缸1.1、第一压力传感器16.1、第二压力传感器16.2、第一伺服阀9.1、第二伺服阀9.2、第一动力装置、力传感器22和补油装置；第一伺服阀9.1第一端与第一非对称缸1.1有杆腔连接，第一伺服阀9.1第二端与供油油箱14连接；第二伺服阀9.2第一端与第一非对称缸1.1无杆腔连接，第二伺服阀9.2第二端与供油油箱14连接；第一压力传感器16.1设置在第一非对称缸1.1有杆腔与第一伺服阀9.1之间的管路上且靠近第一非对称缸1.1有杆腔，第一压力传感器16.1用于检测第一非对称缸1.1有杆腔的压力信号；第二压力传感器16.2设置在第一非对称缸1.1无杆腔与第二伺服阀9.2之间的管路上且靠近第一非对称缸1.1无杆腔，第二压力传感器16.2用于检测第一非对称缸1.1无杆腔的压力信号；第一动力装置的第一出力端与第一非对称缸1.1有杆腔连接，第一动力装置的第二出力端与第一非对称缸1.1无杆腔连接；补油装置的进油端与供油油箱14连接，第一非对称缸1.1有杆腔和第一非对称缸1.1无杆腔分别补油装置的出油端连接。

阀控缸位置闭环系统，即第二部分系统，具体包括：第二非对称缸1.2、位移传感器17、第三伺服阀9.3和第二动力装置；第一非对称缸1.1有杆腔与第二非对称缸1.2有杆腔连接；力传感器22设置在第一非对称缸1.1有杆腔与第二非对称缸1.2有杆腔的连接管路上且靠近第一非对称缸1.1有杆腔，力传感器22用于检测第一非对称缸1.1的负载力；位移传感器17设置在第一非对称缸1.1有杆腔与第二非对称缸1.2有杆腔的连接管路上且靠近第二非对称缸1.2有杆腔，位移传感器17用于检测第二非对称缸1.2的输出位置电压信号；第三伺服阀9.3第一端与第二非对称缸1.2无杆腔连接，第三伺服阀9.3第二端与第二非对称缸1.2有杆腔连接，第三伺服阀9.3第三端分别与第二动力装置的出力端、第一伺服阀9.1第三端和第二伺服阀9.2第三端连接，第三伺服阀9.3第四端与供油油箱14连接；第二动力装置的输入端与供油油箱14连接。

力传感器22、第一压力传感器16.1、第二压力传感器16.2和位移传感器17分别与控制装置的输入端电连接；第一动力装置、第一伺服阀9.1、第二伺服阀9.2和第三伺服阀9.3分别与控制装置的控制端电连接；控制装置用于力负载伺服控制、压力伺服控制以及位移闭环控制。

控制装置，具体包括：第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块和第四控制模块。

第一控制模块，具体包括：输入力转换模块、负载力转换模块、第一控制器(图3中D控制器)和伺服控制器；第一控制器的第一输入端与输入力转换模块连接，第一控制器的第二输入端与负载力转换模块连接，第一控制器的控制端与伺服控制器连接；负载力转换模块与力传感器22连接，负载力转换模块用于将力传感器22检测的负载力转换为负载力信号；第一控制器用于将输入力转换模块转换的输入力信号与负载力信号做偏差处理得到第一偏差信号；伺服控制器用于根据第一偏差信号控制第一动力装置。

第二控制模块，具体包括：第一压力转换模块和第二控制器(图3中A控制器)；第二控制器的第一输入端与第一压力传感器16.1连接，第二控制器的第二输入端与第一压力转换模块连接，第二控制器的控制端与第一伺服阀9.1连接；第二控制器用于将第一压力传感器16.1检测的第一非对称缸1.1有杆腔的压力信号与第一压力转换模块转换的第一输入压力电压信号做偏差处理得到第二偏差信号，并根据第二偏差信号控制第一伺服阀9.1调节阀口大小。第一输入压力电压信号为5bar或者为(A₁P₁-F)/A₂。其中，F表示负载力信号，P₁表示第一非对称缸1.1无杆腔的压力信号，A₁表示第一非对称缸1.1无杆腔活塞接触面积，A₂表示第一非对称缸1.1有杆腔活塞接触面积。

第三控制模块，具体包括：第二压力转换模块和第三控制器(图3中B控制器)；第三控制器的第一输入端与第二压力传感器16.2连接，第三控制器的第二输入端与第二压力转换模块连接，第三控制器的控制端与第二伺服阀9.2连接；第三控制器用于将第二压力传感器16.2检测的第一非对称缸1.1无杆腔的压力信号与第二压力转换模块转换的第二输入压力电压信号做偏差处理得到第三偏差信号，并根据第三偏差信号控制第二伺服阀9.2调节阀口大小。第二输入压力电压信号为5bar或者为(F+A₂P₂)/A₁，P₂表示第一非对称缸1.1有杆腔的压力信号。

第四控制模块，具体包括：输入位置转换模块和第四控制器(图4中C控制器)；第四控制器的第一输入端与输入位置转换模块连接，第四控制器的第二输入端与位移传感器17连接，第四控制器的控制端与第三伺服阀9.3连接；第四控制器用于将输入位置转换模块转换得到的输入位置电压信号与位移传感器17检测的输出位置电压信号做偏差处理得到第四偏差信号，并根据第四偏差信号控制第三伺服阀9.3调节阀口大小。

补油装置，具体包括：增压油箱2、第一单向阀3.1、第二单向阀3.2、第三单向阀3.3、卸油单向阀15、第一过滤器6、补油泵4和补油电机5。增压油箱2分别与第一单向阀3.1导通端、第二单向阀3.2导通端、第三单向阀3.3截止端和卸油单向阀15导通端连接；第一单向阀3.1截止端与第一非对称缸1.1有杆腔连接；第二单向阀3.2截止端与第一非对称缸1.1无杆腔连接；卸油单向阀15截止端与供油油箱14连接；补油泵4的输入端与供油油箱14连接，补油泵4的供电端与补油电机5连接，补油泵4的出力端与第一过滤器6的输入端连接，第一过滤器6的输出端与第三单向阀3.3的导通端连接。

第一动力装置，具体包括：第一齿轮泵7.1和第一伺服电机8.1；第一齿轮泵7.1的供电端与第一伺服电机8.1连接；第一齿轮泵7.1的第一出力端与第一非对称缸1.1有杆腔连接，第一齿轮泵7.1的第二出力端与第一非对称缸1.1无杆腔连接。

第二动力装置，具体包括：第二齿轮泵7.2和第二伺服电机8.2；第二齿轮泵7.2的供电端与第二伺服电机8.2连接；第二齿轮泵7.2的出力端与第三伺服阀9.3第三端连接，第二齿轮泵7.2的输入端与供油油箱14连接。

第二动力装置，还包括：第一截止阀18.1、第二截止阀18.2、第三截止阀18.3、第二过滤器20、第四单向阀3.4、压力表19和蓄能器21。第二齿轮泵7.2的出力端分别与第四单向阀3.4导通端和第三截止阀18.3的一端连接，第三截止阀18.3的另一端与压力表19连接；第四单向阀3.4截止端分别与第二过滤器20的一端以及第二截止阀18.2的一端连接，第二截止阀18.2的另一端与蓄能器21连接；第二过滤器20的另一端与第一截止阀18.1的一端连接，第一截止阀18.1的另一端与第三伺服阀9.3第三端连接。

泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，还包括：液位液温计11、冷却器10、低压球阀13和空气滤清器12。冷却器10一端与供油油箱14连接，冷却器10另一端分别与第一伺服阀9.1第二端、第二伺服阀9.2第二端、卸油单向阀15截止端、补油泵4的输入端以及第二齿轮泵7.2的输入端连接；液位液温计11设置在冷却器10与供油油箱14的管路上；低压球阀13一端与空气滤清器12连接，低压球阀13另一端与冷却器10连接。

启动前，首先打开所述补油电机5和补油泵4，补油电机5驱动补油泵4通过第三单向阀3.3为增压油箱2进行充油，卸油单向阀15开启压力为5bar，当增压油箱2的充油压力大于5bar，将通过卸油单向阀进行卸油使增压油箱2内的压力能稳定在5bar。第三单向阀3.3的作用是防止增压油箱2中油液倒流。

工作中，第一部分系统为了实现负载力输出，通过第一伺服电机8.1驱动双向定量第一齿轮泵7.1运转，向整个系统供油，从附图1中看，当第一伺服电机8.1顺时针转动时，双向定量第一齿轮泵7.1右侧为排油口，左侧为回油口。油液从双向定量第一齿轮泵7.1右侧排油口流出，通过右侧管路，到达第一非对称缸1.1的无杆腔，第一非对称缸1.1有杆腔中的油液通过左侧管路返回到双向齿轮泵8左侧回油口，形成一个闭环供油系统，在此过程中第一非对称缸1.1的无杆腔与有杆腔产生的压力差导致系统输出相应正向负载力。当第一伺服电机8.1逆时针转动时，双向定量第一齿轮泵7.1左侧为排油口，右侧为回油口。油液从双向定量第一齿轮泵7.1左侧排油口流出，通过左侧管路，到达第一非对称缸1.1的有杆腔，第一非对称缸1.1无杆腔中的油液通过右侧管路返回到双向齿轮泵7.1右侧回油口，形成一个闭环供油系统，在此过程中第一非对称缸1.1的有杆腔与无杆腔产生的压力差导致第一部分系统输出相应负向负载力。第二部分系统为了实现位移输出，从附图1可以看出，第二非对称缸1.2为了实现双向运动，需要第三伺服阀9.3来进行转向。首先，为了实现正向位移输出，第三伺服阀9.3左位工作，伺服电机8.2驱动单向定量第二齿轮泵7.2运转，油液通过单向定量第二齿轮泵7.2排油口排出，油液通过第四单向阀3.4、第一截止阀18.1和第二过滤器20，到达第三伺服阀9.3，进而到达第二非对称缸1.2的无杆腔，有杆腔的油液经过第三伺服阀9.3返回至油箱，在此过程中，第二非对称缸1.2内部形成的油液流量变化导致非对称缸输出正向位移。其次，为了实现负向位移输出，第三伺服阀9.3右位工作，伺服电机8.2驱动单向定量第二齿轮泵7.2运转，油液通过单向定量第二齿轮泵7.2排油口排出，油液通过第四单向阀3.4和第二过滤器20，到达第三伺服阀9.3，进而到达第二非对称缸1.2的有杆腔，无杆腔的油液经过第三伺服阀9.3返回至油箱，在此过程中，第二非对称缸1.2内部形成的油液流量变化导致非对称缸输出负向位移。整个过程中，该第一部分系统由于第一非对称缸1.1无杆腔活塞接触面面积A₁大于有杆腔活塞接触面面积A₂，当第一非对称缸1.1运行速度v一定时，第一非对称缸1.1无杆腔的流量为Q₁＝v×A₁，第一非对称缸1.1有杆腔的流量为Q₂＝v×A₂，相应的无杆腔与有杆腔存在流量不对称现象，导致第一非对称缸1.1有杆腔通过左侧管路返回双向定量齿轮泵左侧回油口的流量小于双向定量第一齿轮泵7.1排油口排出至无杆腔的流量，其中，为了补充双向定量第一齿轮泵7.1左侧回油口流量，通过第二部分系统的单向定量第二齿轮泵7.2排油和第一部分系统的增压油箱2两方面共同向系统左侧管路进行补油。相反，当第一伺服电机8.1逆时针转动时，双向定量第一齿轮泵7.1左侧为排油口，右侧为回油口，油液从排油口流出，通过左侧管路，到达第一非对称缸1.1有杆腔，无杆腔的油液通过右侧管路返回到回油口。同样由于第一非对称缸1.1的无杆腔与有杆腔存在流量不对称现象，第一非对称缸1.1的有杆腔排出的流量小于无杆腔返回的流量，第一非对称缸1.1无杆腔返回至双向定量泵7.1右侧吸油口多余的流量通过第二伺服阀9.2排出至油箱。该系统第二部分的蓄能器21起到系统稳压作用，压力表19观测单向定量泵出口压力值，第四单向阀3.4的作用为防止管路油液倒流。

本发明提供的一种泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置及控制方法，应用于泵阀复合控缸力控与阀控缸位控组合加载装置，包括：

获取力传感器22检测的第一非对称缸1.1的负载力，控制装置根据第一非对称缸1.1的负载力对第一动力装置进行力负载伺服控制。

获取第一压力传感器16.1检测的第一非对称缸1.1有杆腔的压力信号，控制装置根据第一非对称缸1.1有杆腔的压力信号以及第一非对称缸1.1的负载力对第一伺服阀9.1进行压力伺服控制，调节第一伺服阀9.1的阀口大小，对第一非对称缸1.1有杆腔进行补油或卸油。

获取第二压力传感器16.2检测的第一非对称缸1.1无杆腔的压力信号，控制装置根据第一非对称缸1.1无杆腔的压力信号以及第一非对称缸1.1的负载力对第二伺服阀9.2进行压力伺服控制，调节第二伺服阀9.2的阀口大小，对第一非对称缸1.1无杆腔进行补油或卸油。

获取位移传感器17检测的第二非对称缸1.2的输出位置电压信号，控制装置根据第二非对称缸1.2的输出位置电压信号对第三伺服阀9.3进行位移闭环控制。

具体的，力传感器22采集第一非对称缸1.1力负载信号反馈给D控制器与输入力信号做偏差，此偏差信号输入到伺服控制器控制第一伺服电机8.1实现力负载伺服控制，所述第一压力传感器16.1、第二压力传感器16.2采集第一非对称缸1.1两腔压力实时值反馈至A控制器、B控制器与输入压力值做偏差，此偏差信号输入到第一伺服阀9.1、第二伺服阀9.2中，控制第一伺服阀9.1、第二伺服阀9.2的***油，实现压力伺服控制。

当系统设置第一部分(即泵阀复合控缸力控制系统)为测试系统，第二部分(即阀控缸位置闭环系统)为加载系统时，如附图2所示，第二部分加载系统输出的位置变化时，其第一部分被测系统实现精确压力伺服控制主要分为四种工况：

(1)当第一部分测试系统第一非对称缸1.1输出负载力F＞0，速度v＞0时

当第一部分测试系统第一非对称缸1.1负载力大于零时，该部分第一非对称缸1.1无杆腔为高压，双向定量第一齿轮泵7.1顺时针转，此时当第一部分测试系统受到第二部分加载系统的位置干扰导致第一部分测试系统第一非对称缸1.1瞬时速度v大于零时(第一部分测试系统第一非对称缸1.1外伸)，由于第一部分测试系统泵控回路的响应速度较阀控回路慢，在短时间内，泵控回路来不及做出反应，如果没有第一伺服阀9.1快速***多余油液，则第一非对称缸1.1有杆腔压力将瞬间升高。且没有第二伺服阀9.2快速补充油液，第一非对称缸1.1无杆腔压力瞬间降低，此结果导致第一部分测试系统的力控效果不好，因此将该工况下第一和第二伺服阀按照附图2的压力控制方法进行控制：第一和第二伺服阀具体控制过程如附图3所示，第一压力传感器16.1采集第一非对称缸1.1有杆腔压力信号P₂，与第一伺服阀9.1输入期望压力5bar比较得到偏差信号，继而经过A控制器将生产的偏差信号输出到第一伺服阀9.1中，调节该阀口大小给第一非对称缸1.1有杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。第二压力传感器16.2采集第一非对称缸1.1无杆腔压力信号P₁，与第二伺服阀9.2输入期望压力(F+A₂P₂)/A₁比较得到偏差信号，经过B控制器将偏差信号输出到第二伺服阀9.2中，调节该阀阀口大小给第一非对称缸1.1无杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。从而使得第一非对称缸1.1有杆腔的压力趋于5bar，无杆腔的压力为泵口压力(F+A₂P₂)/A₁，因此第一部分测试系统不受第二部分加载系统干扰位置变化的影响。

(2)当第一部分测试系统非对称缸负载力F＞0，速度v＜0时

该工况下，当第一部分测试系统非对称缸负载力大于零时，同样的，第一部分测试系统中第一非对称缸1.1无杆腔为高压，双向定量第一齿轮泵7.1顺时针转，此时当第一部分测试系统受到第二部分加载系统输出位置干扰导致第一部分测试系统第一非对称缸1.1瞬时速度v小于零时(第一部分测试系统第一非对称缸1.1内缩)，由于第一部分测试系统泵控回路的响应速度较阀控回路慢，在短时间内，泵控回路来不及做出反应，如果没有第二伺服阀9.2快速***多余油液，则第一非对称缸1.1无杆腔压力将瞬间升高。且没有第一伺服阀9.1快速补充油液，第一非对称缸1.1有杆腔压力瞬间降低，此结果导致第一部分测试系统的力控效果不好，若将该工况下第一和第二伺服阀的力控制方法按照附图2：其具体控制过程如附图3所示，压力传感器16.1采集第一非对称缸1.1有杆腔压力信号P₂，与第一伺服阀9.1的输入期望压力5bar比较得到偏差信号，经过A控制器将偏差信号输出到第一伺服阀9.1中，调节该阀阀口大小给第一非对称缸1.1有杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。压力传感器16.2采集第一非对称缸1.1无杆腔压力信号P₁，与第二伺服阀9.2输入期望压力(F+A₂P₂)/A₁比较得到偏差信号，经过B控制器将偏差信号输出到第二伺服阀9.2中，调节该阀阀口大小给第一非对称缸1.1无杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。从而使得第一非对称缸1.1有杆腔的压力趋于5bar，无杆腔的压力为泵口压力(F+A₂P₂)/A₁，因此第一部分测试系统不受第二部分加载系统干扰位置变化的影响。

综上所述，当第一部分测试系统第一非对称缸1.1的负载力F＞0时，第二伺服阀9.2输入压力信号为(F+A₂P₂)/A₁，第一伺服阀9.1的输入压力信号为5bar。

(3)当第一部分测试系统非对称缸的负载力F＜0，速度v＞0时

对于第一部分测试系统非对称缸的负载力小于零时，第一非对称缸1.1的有杆腔为高压，第一伺服电机8.1逆时针转动，当第一部分测试系统受到第二部分加载系统输入位置干扰导致第一非对称缸1.1速度大于零时(即第一部分测试系统非对称缸外伸)，由于第一部分测试系统泵控回路响应速度较阀控回路慢，泵控回路来不及做出快速反应，如果没有第一伺服阀9.1***多余流量，将导致第一非对称缸1.1有杆腔压力瞬间升高。且没有第二伺服阀9.2补充油液，第一非对称缸1.1无杆腔压力将瞬间降低，其结果将导致第一部分测试系统的力控效果不好，因此在该工况下，设置其控制方法如附图2：其具体控制过程如附图3所示，第一压力传感器16.1采集第一非对称缸1.1有杆腔压力信号P₂，与第一伺服阀9.1的输入期望压力(A₁P₁-F)/A₂比较得到偏差信号，经过A控制器将偏差信号输出到第一伺服阀9.1中，实现对第一非对称缸1.1有杆腔压力闭环控制。第二压力传感器16.2采集第一非对称缸1.1无杆腔压力信号P₁，与第二伺服阀9.2输入期望压力5bar比较得到偏差信号，经过B控制器将偏差信号输出到第二伺服阀9.2中，调节该阀阀口大小给第一非对称缸1.1无杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。从而使得第一非对称缸1.1有杆腔的压力为(A₁P₁-F)/A₂，无杆腔的压力趋于5bar，因此第一部分测试系统不受第二部分加载系统输出位置干扰变化的影响。

(4)当第一部分测试系统非对称缸的负载力F＜0，速度v＜0时

对于第一部分测试系统非对称缸的负载力小于零时，该系统第一非对称缸1.1的有杆腔为高压，第一伺服电机8.1逆时针转动，此时当第一部分测试系统受到第二部分加载系统输出位置干扰导致第一部分测试系统第一非对称缸1.1速度小于零时(即第一部分测试系统第一非对称缸1.1内缩)，由于第一部分测试系统泵控回路响应速度小于阀控回路，短时间内，泵控回路无法快速做出反应，如果没有第二伺服阀9.2进行及时的***油液，则第一非对称缸1.1无杆腔压力将瞬间升高。且没有第一伺服阀9.1进行及时的补充油液，第一非对称缸1.1有杆腔压力将瞬间降低，其结果将导致第一部分测试系统的力控效果不好。因此在该工况下，设置其控制方法如附图2：其具体控制过程如附图3所示，第一压力传感器16.1采集第一非对称缸1.1有杆腔压力信号P₂，与第一伺服阀9.1的输入期望压力(A₁P₁-F)/A₂比较得到偏差信号，经过A控制器将偏差信号输出到第一伺服阀9.1中，实现对第一非对称缸1.1有杆腔压力闭环控制。第二压力传感器16.2采集第二非对称缸1.2无杆腔压力信号P₁，与第二伺服阀9.2输入期望压力5bar比较得到偏差信号，经过B控制器将偏差信号输出到第二伺服阀9.2中，调节该阀阀口大小给第一非对称缸1.1无杆腔进行补油或泄油，实现对第一非对称缸1.1无杆腔压力闭环控制。从而使得第一非对称缸1.1有杆腔的压力为(A₁P₁-F)/A₂，无杆腔的压力趋于5bar，因此第一部分测试系统不受第二部分加载系统输出位置干扰的影响。

综上所述，当第一部分测试系统非对称缸的负载力F＜0时，该系统第一伺服阀9.1的输入压力信号为(A₁P₁-F)/A₂，第二伺服阀9.2输入期望压力信号为5bar；

当第二部分做为被测试系统，主要测试该部分系统位置跟随控制精度。第一部分作为加载系统，通过双向定量泵和伺服阀复合控缸，为第二部分测试系统提供输出力干扰信号。其具体高精度位置控制方法如附图4所示：第二部分测试系统位移传感器17将第二非对称缸1.2输出的位移信号转换为电压信号传到C控制器中与输入电压信号做偏差，此偏差信号控制第三伺服阀9.3的工作位置和阀口大小来实现位置闭环控制。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。