CN102360177B

CN102360177B - 电液线速度伺服系统

Info

Publication number: CN102360177B
Application number: CN 201110272833
Authority: CN
Inventors: 曾文火; 朱鹏程
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102360177A

Abstract

本发明公开了一种电液线速度伺服系统，所述系统由线速度指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线速度检测传感器和液压源组成；伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、减法器和反馈系数K_f乘法器组成，比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器和减法器按顺序连接，比较器还分别与线速度指令信号发生器和线速度检测传感器连接，减法器通过反馈系数K_f乘法器与线速度检测传感器连接，减法器还与功率放大器连接；伺服对象由电液伺服阀、液压缸和机械负载组成，电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，电液伺服阀还与功率放大器连接，机械负载还与线速度检测传感器连接，电液伺服阀和液压缸还分别与液压源连接。

Description

电液线速度伺服系统

技术领域：

本发明涉及一种电液伺服系统，特别涉及一种由伺服控制器控制的阀控液压缸线速度伺服系统。

背景技术：

电液伺服系统中，电液线速度伺服在一些机械装备中是经常遇到的，如机械臂的伸缩，加工设备的进给运动，自动化生产线中工件的传送等。电液线速度伺服系统中，电液伺服的变量是机械负载运动的线速度。为了获得优良的线速度伺服性能，电液线速度伺服系统必须采用反馈控制。也就是说，机械装备中运动部件的线速度必须经检测传感器反馈到电液伺服系统输入端，与线速度指令信号进行比较产生误差信号，然后再由伺服控制器对误差信号进行控制运算后发出控制信号，对运动部件的线速度实施校正。

对于误差的控制运算目前广泛使用的是乘以常数，对其积分，微分或几种运算的组合，即比例控制(P)，比例加积分控制(PI)，比例加积分加微分控制(PID)。前向控制回路中对误差每增加一种运算，事实上对线速度指令信号和反馈信号同时增加了控制运算。对线速度指令信号的每一种运算就相当于在电液伺服系统的微分方程的右边增加一个强迫项，使控制系统出现多个强迫项。这样，电液伺服系统输出就不能精确复现线速度指令信号。因此，一般的PID反馈控制方法线速度动态跟踪精度差，对阶跃输入的指令信号其输出存在超调和振荡现象。

随着各种机械设备的运行精度、响应速度以及自动化程度的提高，对电液线速度伺服系统性能提出了越来越高的要求。当今广泛使用的一般反馈控制方法已不能满足要求，采用新的电液伺服系统和伺服控制方法是进一步提高电液伺服系统性能所要解决的问题所在。

发明内容：

本发明的目的是为进一步提高电液线速度伺服系统的性能，并针对上述现有技术中存在的问题，提供一种新颖的电液线速度伺服系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电液线速度伺服系统，由线速度指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线速度检测传感器和液压源组成；所述伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、减法器和反馈系数K_f乘法器组成，所述比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器以及减法器按顺序连接，比较器还分别与线速度指令信号发生器和线速度检测传感器连接，所述减法器通过反馈系数K_f乘法器与线速度检测传感器连接，减法器还与功率放大器连接；所述伺服对象由电液伺服阀、液压缸和机械负载组成，所述电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，电液伺服阀还与功率放大器连接，机械负载还与线速度检测传感器连接，电液伺服阀和液压缸还分别与液压源连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述电液伺服控制器在前向回路中对误差信号实施智能积分运算以及与积分系数K_i的乘法运算。在反馈回路中不仅实现了伺服变量线速度的反馈，而且通过反馈系数K_f乘法器实现了伺服变量线速度的变化率——线加速度的反馈。因此，本发明的电液伺服系统不仅具有伺服变量本身状态信息的反馈，而且具有伺服变量变化状态信息的反馈，实现了伺服变量两种状态信息的反馈。而一般伺服系统仅能实现伺服变量的一种状态信息反馈。

(2)该电液线速度伺服系统中采用线速度检测传感器实现线速度信号的反馈，但是，并没有采用任何线加速度检测传感器，却实现了线加速度信号的反馈。也就是说，只采用了一种检测传感器实现了伺服变量两种状态信息的反馈，在工程实施中不仅方便易行，而且节省成本。

(3)由于该伺服控制器与众不同的结构形式，提高了电液线速度伺服系统的静态和动态性能。静态精度可以达到无静差，动态时对于线速度指令信号的阶跃瞬时突变，其响应时间缩短且无超调和振荡，动态跟踪精度高；对于外界环境的干扰和机械负载本身参数的变化，电液线速度伺服系统的伺服性能变化不敏感。

附图说明

图1是本发明的电液线速度伺服系统构成方框图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细叙述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如附图1所示是本发明的电液线速度伺服系统构成方框图。该电液线速度伺服系统由线速度指令信号发生器110、伺服控制器120、功率放大器130、伺服对象140、线速度检测传感器150和液压源160组成；所述伺服控制器120由比较器121、智能积分器122、积分系数K_i乘法器123、减法器124和反馈系数K_f乘法器125组成，所述比较器121、智能积分器122、积分系数K_i乘法器123和减法器124按顺序连接，比较器121还分别与线速度指令信号发生器110和线速度检测传感器150连接，所述减法器124通过反馈系数K_f乘法器125与线速度检测传感器150连接，减法器124还与功率放大器130连接；伺服对象140由电液伺服阀141、液压缸142和机械负载143组成，所述电液伺服阀141、液压缸142和机械负载143按顺序连接，电液伺服阀141还与功率放大器130连接，机械负载143还与线速度检测传感器150连接，其运动线速度检测后反馈到输入端，此外，电液伺服阀141和液压缸142还分别与液压源160连接。

本发明的电液线速度伺服系统，当线速度指令信号发生器110给出线速度信号后，比较器121将其与线速度检测传感器150反馈回来的机械负载的实际线速度信号进行比较，产生的误差信号首先由智能积分器122进行智能积分运算，然后再由积分系数K_i乘法器123乘以积分系数K_i，这时产生的信号与线速度检测传感器150经反馈系数K_f乘法器125运算后的信号相减，在此实际上实现了线速度信号的变化率——线加速度信号的反馈。因此，本发明的电液线速度伺服系统比公知的反馈系统实现更多的伺服变量状态信息的反馈，伺服性能可大幅度提高。另一个巧妙之处在于，这里既没有采用线加速度传感器，也没有对线速度信号进行微分运算，但是在控制功能上却实现了线加速度信号的反馈，对于工程实施，方便易行，具有十分重要的意义。伺服控制器输出的控制信号经功率放大器130放大后输入到电液伺服阀141，经过电液转换变成液压系统的流量信号，控制液压缸142的流量大小和方向，对机械负载的运动线速度进行伺服。当然，电液伺服系统的性能还与积分系数K_i和反馈系数K_f这两个控制参数密切相关。只要准确地调整这两个控制参数的大小，就能使电液伺服系统获得优良的动态性能和静态性能。

Claims

1.一种电液线速度伺服系统，其特征是：该伺服系统由线速度指令信号发生器、伺服控制器、功率放大器、伺服对象、线速度检测传感器和液压源组成；其中所述伺服控制器由比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器、减法器和反馈系数K_f乘法器组成，所述比较器、智能积分器、积分系数K_i乘法器和减法器按顺序连接，比较器还分别与线速度指令信号发生器和线速度检测传感器连接，减法器通过反馈系数K_f乘法器与线速度检测传感器连接，减法器还与功率放大器连接；所述伺服对象由电液伺服阀、液压缸和机械负载组成，所述电液伺服阀、液压缸和机械负载按顺序连接，电液伺服阀还与功率放大器连接，机械负载还与线速度检测传感器连接，电液伺服阀和液压缸还分别与液压源连接。