基于高速电磁开关阀多液压缸位置协调控制系统

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1、2010年7月机床与液压Ju1．2010第38卷第l3期MACHINET0OL&HYDRAULICSVol

2、38No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．13．023基于高速电磁开关阀的多液压缸位置协调控制系统泮健，施光林，杨鹏(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：介绍一种基于高速电磁开关驱动的新型多液压缸系统，用于模拟曲轴连杆式低速大扭矩液压马达多个柱塞腔的动作过程；同时，也可以利用该系统开展多液压缸位置同步或者力同步加载的研究。分析了系统的组成结构与特点，包括以高速电磁开关阀作为控制元件的液

3、压系统，以及以研华PCI1711多功能数据采集与控制卡为核心的计算机控制系统；阐述了多液压缸位置协调控制的实现算法；给出了以不同幅值和频率的正弦信号作为指令的多液压缸位置协调跟踪结果。实验结果表明，所设计的控制算法是有效的，同时该系统能很好地模拟曲轴连杆式低速大扭矩液压马达多个柱塞腔的动作机理。关键词：高速电磁开关阀；多液压缸系统；位置协调控制中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)13—077—3CoordinatedControlofCylindersBasedonHighSpeedOn／ofValvesPAN

4、Jian．SHIGuanglin．YANGPeng(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Anewtypeofcylinderscontrolsystembasedonhighspeedon／ofvalves(HSV)wasintroduced．Itcanbeusedtosimulatetheactionprocessoflowspeedhightorquehydraulicmotorandcarry

5、outthecoordinatedpositionorforcecontrolresearches．Thestructureandcharacteristicsofthesystemwasanalyzed，includingthehydraulicsubsystemandthecomputercontrolsystem．ThecontrolalgorithmWasdescribed．Theexperimentalresultsfortrackingsigmoidsignalswithdifferentamplitudeandfrequencywere

6、demonstratedtoshowtheeffectivenessofthecontrolalgorithm．Itisalsoshownthatthissystemcanwellsimulatetheactionmechanismoflowspeedhightorquehydraulicmotor．Keywords：Highspeedon／ofvalve；Cylinderssystem；CoordinatedpositioncontrolO引言柱塞腔的曲轴连杆式低速大扭矩马达的运动过程。通高速电磁开关阀作为一种数字控制元件，在计算过控制5个液压缸的

7、位置来研究马达5个柱塞腔的位机控制系统中得到了越来越广泛的应用。其中，有许置关系，为后续马达的研究奠定基础。同时，该平台多学者研究了使用高速电磁开关阀取代伺服阀或者比上还可以开展多缸同步位置或者力加载研究。例阀来控制液压缸的系统～。高速电磁开关阀的1系统组成结构与特点PWM控制系统一般有4种回路型式，即半桥控制回1．1液压系统路、全桥控制回路、增大流量比例控制回路和流量方为了尽量模拟径向柱塞式低速大扭矩马达的动作向控制回路。半桥控制回路中以液压缸的单个腔作机理，多缸系统采用了一个高速电磁开关阀和一个普为控制腔，根据选用的高速电磁开关阀不同可以分为通开

8、关阀来控制液压缸的无杆腔。系统的原理图如图两位两通式半桥回路和两位三通式半桥回路；全桥回1所示。活塞杆上连接一个回复弹簧来产生使液压缸路使用液压缸的两个腔，也有类似的分类。例如，贺反向运动的作用力，同时起到模拟液压马达负载的目娟以两个两位三通的高速电磁开关阀组成全桥回的。此外，活塞杆与台架之间安装有力传感器，液压路来构成液压缸位置控制系统，建立了该系统的数学缸缸体与活塞杆之间装有位移传感器。这样，可以完模型，并设计了相应的控制器。高建臣研究了以4成多缸位置协调控制或者多缸力协调加载。为了保证个两位两通高速电磁开关阀构成的全桥回路，设计了5缸在不同负载

9、条件下液压回路互不干扰，在每个高模糊控制器。作者以液压缸的单个腔为控制腔，使用速电磁开关阀的进油口配置了相应