电液数字伺服双缸同步控制系统

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1、2008年lO月第36卷第lO期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSOeL2008V01．36No．10电液数字伺服双缸同步控制系统朱发明，阮健，李胜，裴翔(浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，浙江杭州310014)摘要：大型机械臂等液压执行元件在驱动过程中由于力平衡和结构等方面的原因，对同步控制的精度和响应速度要求较高。为消除磁滞、饱和等非线性因素的影响，采用一种新型的电液数字伺服阀构成位置同步闭环系统，该阀具有结构简单、抗污染能力强、可实现计算机直接控制等优点。对系统进行了数学建模和理论仿真，并得到实验结果。表明该同步

2、系统具有响应速度快，控制精度高的优点，其同步误差控制在0．05ram以内。关键词：电液数字伺服阀；位置同步；高精度中图分类号：THl37文献标识码：A文章编号：1001—3881(2008)10—049—3TwoCylinderElectro-hydraulicSynchronizingSystemwithDigitalServoValveZHUFaming，RUANJian，LISheng，PEIXiang(KeyLaboratoryofManufactureandAutomationMinistryofEducation．ZhejiangUniv

3、ersityofTechnology，HangzhouZhejiang310014，China)Abstract：Thelargeroboticarnlisusuallydrivenbytheelectro-hydraulicsynchronizingcontrolsystem．Theelectro-hydraulicpositionsynchronizingsystemwasdesignedwiththedigitalservovalvewhichhassimplestructureandcanbedirectdigitalcontroltOeli

4、minatetheeffectofthenonlinearities，suchashysteresis，saturation，definiteresolution．Simulationanalysisshowsthatthedy—namicperformanceofthesynchronizingsystemisgood，anditssteadystateerrorisverysmall．TheexperimentresultsmakesitclearthatthecontrolsystemhashiShaccuracyandquickdynamic

5、response．Thesynchronouserrorcflfflbecontrolwithin0．05mm．Keywords：DigitMsel-vovalve；Positionsynchronizing；Highaccuracy同步控制一直是液压行业的一个重要课题，在重载、大型设备的运动中其作用显得尤为突出。液压缸的同步精度不仅影响到机械臂运动的位置精度而且还影响到机械臂运动的协调性，例如大型轧钢机、航天运输设备等机械臂的控制对液压同步的精度要求较高。现有液压同步系统有很多种实现方法，有的采用开环系统，例如机械刚性同步系统、分流集流阀同步系统等

6、，这些系统一般来说结构简单，但同步精度较低。在高精度同步应用场合，同步控制系统大多采用闭环控制。例如采用伺服阀控制的同步系统，这种系统响应速度快，同步精度较高，但阀结构复杂，抗污染能力差，成本较高；采用电液比例阀控制的同步系统其抗污染能力较伺服阀强，但由于其存在死区、饱和等非线性，因此影响到其同步精度。笔者提出了一种基于电液数字伺服阀的液压同步系统实现方法，其核心控制元件电液数字伺服阀是一种新型的控制阀，该阀结构简单、抗污染能力强，可直接用数字量进行控制而无需D／A，易于实现计算机直接控制。1电液数字伺服阀及同步系统应用1．1阀工作原理电液数字伺服阀

7、主要由步进电机、传动机构和阀体部分构成。步进电机作为电一机械转换元件输出角位移；传动机构将电机输出的角位移转变成阀芯的轴向位移；阀体部分由阀芯、阀套和阀体构成。阀结构如图1所示。图1电液数字伺服阀结构图其工作原理如图2所示，步进电机在一定角度范围内转动时，便通过凸轮机构拖动阀芯，使其轴向移动，从而得到阀芯位移量的输出。由于采用了连续跟踪控制方法，从而消除了传统的步进式数字阀所固有的量化误差与响应速度之间的矛盾，保证了阀的快速收稿日期：2008—08—11基金项目：浙江工业大学校基金资助项目作者简介：朱发明(1979一)，男，讲师、硕士，主要研究方向为

8、电液传动及控制。E—mail：yes@zjut．edu．ca。·50·机床与液压第36卷响应。图2电液数字伺