[发明专利]一种非对称液压缸实时动态补偿加载装置

说明书

技术领域

本发明一种非对称液压缸实时动态补偿加载装置，属于液压控制领域，具体涉及一种电液力控制系统的动态补偿加载装置，旨在提高电液加载系统控制性能，主要应用于负载模拟装置等需要考虑精确加载的场合。

背景技术

电液力控制系统是以力作为被控制量，检测并反馈力信号的闭环控制系统，按照其在工程实际中的应用分为施力系统和加载系统两类。加载系统是对某些构件施以一定规律的载荷，并且所加载荷与构件的运动量有关。加载系统跟随承载对象运动的同时，准确跟踪加载指令信号，而承载对象的运动必然产生扰动作用于加载系统，使加载系统受到严重影响。该类扰动的大小和方向与被加载对象的运动状态有关，并且在系统启动和换向时更为严重，被加载对象的运动严重影响加载系统的加载精度。

克服该类扰动方法主要分两类：一是结构补偿，如安装连通孔法、蓄能器校正法、缓冲弹簧校正法等，是通过增大液压或机械结构的滤波作用，减小扰动的影响程度；二是控制补偿，如结构不变性原理等，是通过预测强迫流量的变化，然后依靠控制策略对强迫流量实现主动补偿。分析可知，结构补偿方法是从硬件结构角度抗干扰，需要从结构上改变，并且加载力控制精度低。相比较而言，控制补偿方法不改变原系统结构，但存在加载系统位置扰动、非线性特性以及执行机构两腔流量不对称造成往复运动时速度特性差异大等特点，因此，依靠补偿算法控制执行器件进行补偿，但实际中均是在对液压伺服系统参数特性建模与分析的基础上，针对非对称缸的特性设置对应的补偿系数，实现静态补偿，补偿器的近似处理和加载过程中补偿强度的不变性使得系统无法做到最佳补偿，会使系统的稳定裕度降低，甚至造成系统不稳定。也有采用先进控制策略进行补偿的方法，但一般采用被加载载荷的速度进行前馈的方法，对整个系统的参数变化及非线性影响的补偿性能仍然需要提高。现有的加载补偿装置存在的问题：

1.结构补偿需要改变原系统结构，而且加载力控制精度低。

2.传统控制补偿的静态补偿处理不能实现最佳补偿。

3.传统控制补偿不能根据承载机构运动变化及加载缸两腔流量变化实现实时动态补偿。

发明内容

本发明一种非对称液压缸实时动态补偿加载装置，其目的在于解决现有补偿装置存在的弊端，从而公开一种根据非对称液压缸运动过程中伺服阀压力和流量的非线性特性、液压缸两腔面积的非对称性以及负载参数变化，对扰动进行实时动态补偿的加载控制装置。适用于对力控制精度要求高的负载模拟装置等场合。

本发明一种非对称液压缸实时动态补偿加载装置，是一种电液力控制系统，由加载控制非对称液压缸15、Ⅰ号伺服比例阀19和加载控制器组成，其特征在于加载控制器由多路传感器采集、加载力给定7、力校正装置8、动态补偿器10、功率放大器11组成，其中所述多路传感器采集由力模数转换器1、位移与速度模数转换器2、Ⅱ号压力模数转换器3、Ⅱ号流量模数转换器4、Ⅰ号压力模数转换器5、Ⅰ号流量模数转换器6、系统供油压力模数转换器9、Ⅰ号流量传感器12、Ⅰ号压力传感器13、Ⅰ号位置速度传感器14、力传感器16、Ⅱ号压力传感器17、Ⅱ号流量传感器18和系统供油压力传感器20组成，其中所述加载力给定7可以是恒定的值也可以是变化的值，加载力给定7输出作为力校正装置8的给定输入；力传感器16输出信号经力模数转换器1输出作为力校正装置8的反馈输入；力校正装置8为比例积分校正器，实现加载力给定7与力模数转换器1输出的偏差信号调节控制，力校正装置8的输出作为动态补偿器10的信号输入；Ⅰ号位置速度传感器14、Ⅱ号压力传感器17、Ⅱ号流量传感器18、Ⅰ号压力传感器13、Ⅰ号流量传感器12和系统供油压力传感器20分别经位移与速度模数转换器2、Ⅱ号压力模数转换器3、Ⅱ号流量模数转换器4、Ⅰ号压力模数转换器5、Ⅰ号流量模数转换器6和系统供油压力模数转换器9的输出信号，也作为动态补偿器10的信号输入；所述的动态补偿器10通过动态补偿函数进行位置、流量和压力三参数融合补偿，并根据力校正装置8的输出辅助进行加载力控制，实现实时动态加载；动态补偿器10信号输出经功率放大器11控制Ⅰ号伺服比例阀19的阀芯位移，驱动Ⅰ号伺服比例阀19产生相应的运动，实现加载控制非对称液压缸15的加载力高精度控制，

其中所述的动态补偿函数表达式G_d为：