阅读说明：本技术 一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统 (Electric hydraulic control system of double-valve parallel control hydraulic cylinder ) 是由 李建英 谢寅凯 谢帅 张建军 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统。其包括液压缸、电液比例调速器、电液伺服阀、控制器、负载、活塞杆、力传感器。其中,电液比例调速阀与电液伺服阀为并联连接,由控制器控制。当压力传感器检测活塞杆压力后,将反馈信号传输给控制器,控制器调节两阀输入信号,进而达到控制液压缸的目的。本发明提供的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统能够很好的提高电液力控制系统的快速性及稳定性,并且还可以提高电液力控制系统的频率响应以及消除多余力,降低成本等。(The invention provides an electric hydraulic control system of a double-valve parallel control hydraulic cylinder. The electro-hydraulic proportional speed regulator comprises a hydraulic cylinder, an electro-hydraulic proportional speed regulator, an electro-hydraulic servo valve, a controller, a load, a piston rod and a force sensor. The electro-hydraulic proportional speed regulating valve and the electro-hydraulic servo valve are connected in parallel and controlled by the controller. When the pressure sensor detects the pressure of the piston rod, the feedback signal is transmitted to the controller, and the controller adjusts input signals of the two valves, so that the aim of controlling the hydraulic cylinder is fulfilled. The electric hydraulic control system of the double-valve parallel control hydraulic cylinder provided by the invention can well improve the rapidity and the stability of the electric hydraulic control system, and can also improve the frequency response of the electric hydraulic control system, eliminate redundant force, reduce the cost and the like.)

一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统

技术领域

本发明主要涉及一些材料试验机、结构物疲劳试验机、车轮刹车装置等，主要是涉及一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统。

背景技术

电液力伺服控制系统在实际的生产当中还是很重要的，

随着科学技术的不断推陈更新，对于一些工程实际当中的电液力伺服控制系统，提出了更高的标准，以我们比较熟知的主动力控制系统而言，就要求该系统要具有更高的准确性和快速性以及稳定性，并且由于电液伺服阀本身会存在一定的频率响应低的问题，在进行力的加载过程中，往往会产生多余力，还要求能够进一步的消除系统存在的多余力。

发明内容

本发明提供了一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统，通过采用电液伺服阀与电液比例调速阀进行并联连接的方式控制液压缸，能够很好的提高电液力控制系统的快速性及稳定性，并且还可以提高电液力控制系统的频率响应以及消除多余力，降低成本等。

本发明提供的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统，其特征包括：液压缸(1)、活塞杆(2)、电液比例调节器(3)、电液伺服阀(4)、压力传感器(5)、控制器(6)、油箱(7)、压力表(8)、溢流阀(9)、油泵(10)、负载(11)。

其中，活塞杆(2)位于液压缸(1)中；压力传感器(5)位于活塞杆(2)末端；负载(11)位于压力传感器(5)之后；当压力传感器(5)检测到活塞杆(2)的压力后将反馈信号传输给控制器(6)，控制器(6)进而控制电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)的输入信号；电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)并联连接；电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)的输出液压油合并为同一管路，作为液压缸(1)的液压油输入端；油泵(10)的抽油端将油管接入油箱(7)中，将所述油箱(7)中的液压油作为输入液压油抽送至并联连接的电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)中。

附图说明

在附图中：

图1是只有电液伺服阀的电液力控制系统的基本组成示意图。

图2是本发明的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统的结构示意图。

图3是本发明的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统的逻辑算法的示意图。

图1与图2所示不同系统的所有相同原件及负载的参数、规格都相同。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统进行详细讲解说明。

图1为只有电液伺服阀的电液力控制系统的基本组成示意图，其中包括：液压缸(1)、活塞杆(2)、负载(3)、电液伺服阀(4)、压力传感器(5)、控制器(6)、油箱(7)、压力表(8)、溢流阀(9)、油泵(10)。其中，活塞杆(2)位于液压缸(1)中；压力传感器(5)位于活塞杆(2)末端；负载(3)位于压力传感器(5)之后；当压力传感器(5)检测到活塞杆(2)的压力后将反馈信号传输给控制器(6)，控制器(6)进而控制电液伺服阀(4)的输入信号；电液伺服阀(4)的输出液压油作为液压缸(1)的液压油输入端；油泵(10)的抽油端将油管接入油箱(7)中，将所述油箱(7)中的液压油作为输入液压油抽送至电液伺服阀(4)中。

结合图2和图3所示，阐述本发明所提供的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统，主要包括：液压缸(1)、活塞杆(2)、电液比例调节器(3)、电液伺服阀(4)、压力传感器(5)、控制器(6)、油箱(7)、压力表(8)、溢流阀(9)、油泵(10)、负载(11)。

其中，活塞杆(2)位于液压缸(1)中；压力传感器(5)位于活塞杆(2)末端；负载(11)位于压力传感器(5)之后；当压力传感器(5)检测到活塞杆(2)的压力后将反馈信号传输给控制器(6)，控制器(6)进而控制电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)的输入信号；电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)并联连接；电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)的输出液压油合并为同一管路，作为液压缸(1)的液压油输入端；油泵(10)的抽油端将油管接入油箱(7)中，将所述油箱(7)中的液压油作为输入液压油抽送至并联连接的电液比例调节阀(3)与电液伺服阀(4)中。

系统启动后，油泵(10)从油箱(7)中提取液压油，液压油分别进入到并联的电液比例调节器(3)和电液伺服阀(4)当中，从电液比例调节器(3)和电液伺服阀(4)输出的液压油作为液压缸(1)的供油端对液压缸(1)供油，液压油进入到液压缸中推动活塞杆(2)进行力的加载，活塞杆(2)前端的压力传感器(5)会将压力转换成电压信号传输给控制器(6)，其中的电液比例调速阀(3)会在压力传感器的反馈电压与系统输入电压差值较小时，由控制器关闭电液伺服调速阀(3)，不再进行供油，系统压力误差将由控制器(6)对电液伺服阀(4)进行反馈调节进行补偿(较小误差由精度较高的电液伺服阀进行调节)，至此系统完成工作。

本发明的电液力控制系统由于电液比例调速阀的加入，使得电液伺服阀芯位移量相对于只有电液伺服阀的系统的电液伺服阀阀芯位移量变小，系统从开始到到达指定阀芯位置的速度得以提高，以及由于需要反馈调节的电液伺服阀阀芯位移量也很小，这样可以更快速的实现反馈调节，从而达到系统快速性提高的目的。

其中，对于电液比例调速阀和电液伺服阀并联连接需要做相应的如下特别说明：

图1为只有电液伺服阀的电液力控制系统的组成示意图，图2与图1的不同在于，本发明为电液比例调速阀与电液伺服阀的并联连接结构。

图2中电液比例调速阀与电液伺服阀的并联连接，这样的结合是为了结合两种阀的优势而进行的组合。

其中，由于电液比例调速阀具有启动时间短、操作方便、成本低廉等诸多优点，能够消除部分电液伺服阀频率低的问题，实现系统的快速启动，消除多余力。

并且电液比例调速阀与电液伺服阀的并联连接，能够很好的缓解电液伺服阀的压力，通过两个阀并联连接对液压缸进行供油的方式，可以很好的提高系统的快速性。电液伺服阀具有很高的控制精度，与电液比例调速阀并联连接对液压缸共同作用进油，能够很好的互相补充。

由于为电液力控制系统，在进行力的加载过程中，负载压力是逐渐从零增大的，对于系统而言，采用电液比例调速阀，系统的速度的平稳性将会得到一定的提升。在本系统中，液压油通过电液比例调速阀中节流阀前后两端的压差为恒定值，会使得系统随负载变化的影响降低，这样通过电液比例调速阀的流量便不随压差而变化，对于该电液比例调速阀与伺服阀并联控制液压缸的电液力控制系统而言，系统的稳定性就会得以提高。

如图3所示，由于采用的是电液比例调速阀与电液伺服阀的并联连接对液压缸共同作用进油，使得负载压力对于两个阀的作用是相同的，这样进行电液伺服阀的流量方程推导时，会发现与只有电液伺服阀的电液力控制系统(图1)的伺服阀流量方程推导是相同的，没有参数上的影响，并没有对整个系统变得更加的复杂化，这也是本发明的一大突出点。

控制器通过反馈信号控制电液比例调速阀流量及开关，当达到指定负载压力后将会被关闭，由电液伺服阀进行反馈补偿。

本发明所提供的一种双阀并联控制液压缸的电液力控制系统涉及的公式如下所示：

公式一：U_e＝U_r-U_f

公式二：U_f＝K_fFF_g

公式三：Δi＝K_aU_e

公式四：X_v＝ΔiK_svG_sv(s)

公式五：Q₁＝K_qX_v-K_cp_L

公式六：

公式七：

公式八：

公式九，

其中，公式一中，U_e为偏差电压信号，U_f为反馈电压信号，U_e为输入电压信号；公式二中，K_fF为压力传感器增益，F_g为压力传感器检测到的液压缸输出力；公式三中，Δi为电液伺服阀伺服放大器的输出电流，K_a为电液伺服阀放大器增益；公式四中，X_v为图2所示电液力控制系统的电液伺服阀阀芯位移量，K_sv为电液伺服阀增益，G_sv(s)为K_sv等于1时的电液伺服阀传递函数；公式五中，Q₁为电液伺服阀的输出流量，K_q为电液伺服阀流量增益，K_c为电液伺服阀的流量—压力系数，p_L为负载压力；公式六中，Q_L为液压缸总的输入流量，Q₂为电液比例调速阀的输出流量，A_p为液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯算子，X_p为液压缸的活塞位移，C_tp为液压缸的内泄露系数，V_t为液压缸的有效容积，βe为液压缸的有效体积弹性模量；公式七中，为图1所示电液力控制系统的电液伺服阀阀芯位移量；公式八中，F_g为负载压力，m_t为活塞及负载折算到活塞上的总质量，B_p为活塞及负载的粘性阻尼系数，K为负载弹簧刚度。

公式一到公式四为电液力控制系统基础知识，这里不做详细阐述。

公式五为本发明的电液力控制系统的电液伺服阀流量方程。

公式六为本发明的电液力控制系统的液压缸流量连续性方程。

公式七为只有电液伺服阀的电液力控制系统其液压缸的流量连续性方程与本发明的电液力控制系统液压缸流量连续性方程的等价形式。

公式八为本发明的电液力控制系统的液压缸和负载的力平衡方程。

由公式六和公式八可以得出，在负载压力和液压缸参数相等的情况下，无论是图1所示系统或图2所示系统，液压缸进油腔的流量Q_L是固定值。

从公式中五、公式六、公式八中可以得出，相较于只有电液伺服阀的电液力控制系统的电液伺服阀单独供油，由于本发明为电液比例调速阀与电液伺服阀并联连接，从而使得流入液压缸进油腔的流量Q_L由电液伺服阀和电液比例调速阀共同提供，并且根据上述对于公式六和公式八得出的结论，可以进一步得出公式七：

为正确公式。

对公式七进行计算，可以得出，公式九：

从公式九中可以得出，相较于只有电液伺服阀的电液力控制系统，本发明的电液力控制系统的电液伺服阀阀芯位移量更小，从而当系统开始运行后的阀芯位移量减小了，将会进一步提高系统的加载速度，并且在系统进行反馈的时候，也会较快的进行反馈补偿，提高系统快速性。