[发明专利]一种液压缸同步控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压传动控制技术领域，具体涉及一种液压缸同步控制装置及其控制方法。

背景技术

在工业生产中，普遍存在采用两个或两个以上液压缸同步驱动一个设备或多个独立设备的情况，为了实现两个或两个以上液压缸之间的同步功能，通常采用以下两种同步控制方式：一种是纯液压回路方式，即一组液压缸由同一个普通换向阀控制，各液压缸间的同步状况可通过安装在每个液压缸进出油管支路上的节流阀来微调；另一种是电控方式，这种控制方式要求每个液压缸均具有位置传感器(如磁致伸缩型位置传感器等)，并且每个液压缸分别由一个比例调节阀控制。为了同步控制，在一组液压缸中选定一个液压缸作为主动液压缸，其余的液压缸则作为从动液压缸，不论是主动液压缸，还是从动液压缸，每个液压缸均采用独立的位置和速度双闭环控制；各个液压缸的位置给定值相同，而实际位置值则由各个液压缸的位置传感器给出；对于主动液压缸，其位置闭环中的位置调节器的输出值为其速度闭环的速度给定值，而对于从动液压缸，则将其位置闭环中的位置调节器的输出值作为其速度闭环的速度主给定值，并将主从液压缸的实际速度偏差乘上一个固定系数后作为从动液压缸速度闭环的速度附加给定值，两者累加后作为从动液压缸的速度总给定值。增加从动液压缸的附加速度给定值，其目的是通过主从液压缸的实际速度偏差动态修正从动液压缸的移动速度，从而实现从动液压缸能够很好地跟随其主动液压缸，由此获得主从液压缸的动态同步移动。

对于上面所述的纯液压回路方式的液压缸同步控制方式，应该说一种同步精度和同步稳定性均较低的液压缸同步控制方式，在实际使用中需要频繁调整液压缸进出油管支路上的节流阀，否则无法获得液压缸间的相对同步移动。而对于上述的电控方式的液压缸同步控制，虽然，在从动液压缸的速度闭环控制中增加了主从液压缸的速度偏差修正，但是，这种液压同步控制方式动态同步精度和鲁棒性均不是很高，在实际使用中也存在以下问题：(1)当从动液压缸出现一定的内泄时，该从动液压缸将可能与主动液压缸不同步；(2)当从动液压缸在移动过程中出现严重受阻时，该从动液压缸将与主动液压缸不同步；(3)在主从液压缸快速移动的情况下，即在主从液压缸的比例调节阀大开口度的情况下，从动液压缸的主从速度偏差修正的效果有限，即从动液压缸比例调节阀的开口度已处于最大开口度，在这种情况下，一旦从动液压缸滞后于主动液压缸，从动液压缸将无法加速跟随其主动液压缸，这样，必然出现主从液压缸的动态不同步；(4)考虑到液压同步控制程序的执行周期以及比例调节阀的响应时间，这种仅对从动液压缸进行主从液压缸速度偏差修正，无法保证主从液压缸的动态同步。针对液压缸的内泄问题，在实际生产中，这是一个普遍存在的现象，对于单个液压缸驱动的设备，液压缸出现一定量的内泄可能对设备的运行和工艺控制不会产生太大的影响，然而，对于多个液压缸同步驱动的设备，尤其是对大规格液压缸同步驱动的大型设备，如果采用以往的液压缸同步控制方案，一旦任何一个从动液压缸出现一定量的内泄，内泄的液压缸将无法与其它液压缸同步移动，这样就无法保证设备安全稳定的移动，在这种情况下，只有停产更换内泄的液压缸，才能恢复设备的正常运行。然而，对于一个大规格的液压缸，在线更换通常可能需要很长的停产时间(如十几个小时)，这样必然给生产的稳定顺行带来严重影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度高鲁棒性的液压缸同步控制方案，该液压缸同步控制方案不仅可以使多液压缸实现高精度的同步，而且还具有很强的鲁棒性，即在液压缸出现一定量的内泄以及比例调节阀响应特性不一致的情况下，仍可实现液压缸高精度的同步移动。这样不仅大大地延长了液压缸的使用寿命，同时也避免了停产更换内泄液压缸的故障发生。

具体技术方案如下：

一种液压缸同步控制装置，包括设备本体，1个主动液压缸，n个从动液压缸，n+1个比例调节阀以及n+1个液控单向阀，其中，所述主动液压缸和所有从动液压缸与设备本体连接并对其进行同步驱动，所述所述主动液压缸和所有从动液压缸各连接有一个比例调节阀，并由比例调节阀控制，所述每个液控单向阀安装在各比例调节阀后两个管线上。

进一步地，所述n为从动液压缸的个数，所述主动液压缸和所有从动液压缸均设有活塞位置检测编码器，所述活塞位置检测编码器用于检测活塞位置并可传送信号至比例调节阀和/或液控单向阀。

进一步地，所述液控单向阀设置在各液压缸与比例调节阀之间，并分别连接至各液压缸的活塞两侧的缸体。

上述液压缸同步控制装置的控制方法，设定主动液压缸同步控制程序与从动液压缸同步控制程序，其算法如下：