[发明专利]一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压伺服油缸位移控制精度领域，具体而言，涉及一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置及方法。

背景技术

液压伺服油缸具有推力大、质量轻、集成度高、动态响应快、控制精度高等特点，在工程机械、冶金机械、船舶、航空航天、机器人等领域得到广泛应用。伺服作动器作为液压伺服油缸的执行机构，能把来自液压源的液压能转换为机械能，也可根据需要通过产品自带的位移传感器或行程开关进行伺服控制。用于执行主控制器的命令，控制负载的速度、方向、位移、力，同时反馈给主控制器信号输出力大，运行位置准确，体积小等特点。

一般情况下，伺服作动器能够很好的满足性能试验的要求，但是如果大量程伺服油缸在应用于较小位移的试验中时，由于伺服作动器的量程很大，而试验的实际位移较小，要求分辨率又比较高，因此一般的位移传感器很难满足技术要求，当伺服控制系统的A/D 为16BIT，油缸的位移传感器的行程为500mm时，理论分辨率仅为： 500mm/65535＝7.63微米，当增加A/D的精度后，又存在信号噪声的干扰，因此分辨率及测量精度并不是完全靠A/D的精度的提高而提高，否则尽管分辨率很高，但是同一个位置，数字的干扰也是很不容易处理的。一般模拟信号处理，比较优质的系统可以将跳码控制在0.01％左右，对于500mm的满量程，跳码在0.05mm，完全不能满足实验要求。

现今市场上生产的大量程伺服作动器，在进行小位移试验中控制分辨率及精度的问题并没有得到很好的解决，有的设备是通过额外增加一个小量程的位移传感器来实现，虽然问题能够得到解决，但是需要额外投入另外一套采集系统，既增加了投资成本，试验用户的使用也不是很方便。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，所述装置可以实现大量程液压伺服油缸精确的进行小位移的控制，提高伺服油缸位移控制系统的精度。

本发明的第二目的在于提供一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的方法，所述方法可以完成大量程液压伺服油缸进行精确的唯一控制，位移的分辨率可以达到1微米，分辨率相当于满量程的百万分之一。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种提高大量程伺服油缸位移控制精度的装置，包括：

实现大量程位移的液压伺服油缸、用于控制液压伺服油缸的伺服控制系统、作为执行元件的伺服作动器以及伺服油缸的位移传感器；

位移传感器设置于液压伺服油缸内，与伺服控制系统连接，液压伺服油缸与伺服作动器连接。

本发明的装置的核心是围绕伺服控制系统来进行液压伺服油缸及伺服作动器的位移动作。伺服控制系统是精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，使物体的位移输出被控量能够跟随输入给定值的任意变化的自动控制系统。在本发明中，伺服控制系统的输出被控量是指伺服作动器机械位移的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移准确地跟踪输入的位移，以达到试验所需的要求。

进一步地，还包括设置于伺服控制系统上的接口，接口为SSI 接口及光电编码器。控制系统，由于没有经过D/A及A/D的转换，分辨率实现了大幅度的提升，可以达到0.001mm(1微米)，完全满足实际使用的要求。

进一步地，位移传感器可以实现非接触形式测量，嵌套在液压伺服油缸内。

本发明中，位移传感器的输出直接通过SSI输出至伺服

非接触形式测量原理的位移传感器可在控制、定位和测量系统中对位移和长度进行直接、精确、绝对的测量。非接触形式设计使安装更加简便，无磨损操作意味着无限的机械寿命和无限制往返速度，简单方便快捷，使用无障碍。

此外，传感器的外形设计允许传感器安装在带有压力的液压油缸内。

进一步地，位移传感器的分辨率为0.001mm以下。

由此可以知晓，位移传感器的分辨率可控制在0.001mm以下，有效的提高了在伺服作动器位移过程中的控制精度。

进一步地，位移传感器的温度系数控制在15ppm/K以下。

正因为采用了先进的测量原理，完美的设计和精选的原材料，才使得本发明的位移传感器的温度系数对数据测量的影响降到了最低，这一点也是发明人通过大量的创造性劳动所获得的，本领域技术人员如果不参照本发明的方案，是无法获得的。

进一步地，位移传感器的测量量程控制在4000mm以上，工作速度控制在2500次/s以上。