[发明专利]一种采用比例阀、微型高速数字阀联合控制的液压缸位置控制系统及方法

权利要求书

1.一种采用比例阀、微型高速数字阀联合控制的液压缸位置控制系统，其特征在于，包括油箱(1)、吸油过滤器(2)、主泵(3)、电动机(4)、安全阀(5)、主油路过滤器(6)、控制阀组、位移传感器(12)和液压缸(13)；所述主泵(3)的吸油口通过吸油过滤器(2)与油箱(1)连接，所述主泵(3)的排油口与主油路过滤器(6)连接，且主泵(3)与电动机(4)连接；所述控制阀组具有主进油口、主回油口、A工作油口和B工作油口；所述主油路过滤器(6)后的油路通道设置两个分支，分别与安全阀(5)、控制阀组的主进油口相连；所述控制阀组的A工作油口和B工作油口分别与液压缸(13)的无杆腔和有杆腔相连；所述控制阀组的主回油口与油箱(1)连接；

所述控制阀组包括第一微型高速数字阀(7)、第二微型高速数字阀(8)、比例阀(9)、第三微型高速数字阀(10)、第四微型高速数字阀(11)；所述控制阀组的主进油口设置三个分支，分别与比例阀(9)的主进油口、第三微型高速数字阀(10)的进油口、第四微型高速数字阀(11)的进油口相连；所述控制阀组的主回油口设置三个分支，分别与比例阀(9)的主回油口、第一微型高速数字阀(7)的出油口、第二微型高速数字阀(8)的出油口相连；所述控制阀组的A工作油口设置三个分支，分别与比例阀(9)的A工作油口、第一微型高速数字阀(7)的进油口、第三微型高速数字阀(10)的出油口相连；所述控制阀组的B工作油口设置三个分支，分别与比例阀(9)的B工作油口、第二微型高速数字阀(8)的进油口、第四微型高速数字阀(11)的出油口相连；所述位移传感器(12)连接液压缸(13)，用于测量液压缸(13)的活塞位置。

2.根据权利要求1所述的一种采用比例阀、微型高速数字阀联合控制的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述比例阀(9)的流量大于第一微型高速数字阀(7)、第二微型高速数字阀(8)、第三微型高速数字阀(10)、第四微型高速数字阀(11)的流量，所述比例阀(9)实现位置控制系统对液压缸位置的快速调节；所述第一微型高速数字阀(7)、第二微型高速数字阀(8)、第三微型高速数字阀(10)、第四微型高速数字阀(11)实现对液压缸位置的精确调节。

3.根据权利要求1所述的一种采用比例阀、微型高速数字阀联合控制的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述第一微型高速数字阀(7)、第二微型高速数字阀(8)、第三微型高速数字阀(10)、第四微型高速数字阀(11)采用电脉冲信号控制，使得微型高速数字阀流量离散化。

4.根据权利要求3所述的一种采用比例阀、微型高速数字阀联合控制的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述电脉冲信号采用PWM控制，通过调节脉冲信号的频率与占空比，设定微型高速数字阀的脉冲流量，达到调节系统位置精度的目的。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述系统进行液压缸位置控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在液压缸(13)活塞伸出阶段，位置控制系统判断液压缸(13)的活塞目前位置与目标位置之间的距离是否超出比例阀(9)的工作状态切换设定值；液压缸(13)的活塞目前位置通过位移传感器(12)测得；

当液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离超出比例阀(9)的工作状态切换设定值，比例阀(9)工作在左位，液压油由主泵(3)出口经比例阀(9)进入液压缸(13)的无杆腔，液压缸(13)的有杆腔的液压油经比例阀(9)流回油箱(1)，液压缸(13)快速伸出，保证位置控制系统快速响应；

同时位置控制系统通过位移传感器(12)不断检测液压缸(13)的活塞位置，并与目标位置进行比较，直到液压缸(13)的活塞位置与目标位置的距离小于比例阀(9)的工作状态切换设定值，此时比例阀(9)关闭，位移传感器(12)检测液压缸(13)实际位置信号，做闭环反馈，计算出液压缸(13)到达目标位置所需的流量，向第三微型高速数字阀(10)、第二微型高速数字阀(8)输出控制信号，主泵(3)出口液压油经第三微型高速数字阀(10)离散为脉冲流量进入液压缸(13)的无杆腔，液压缸(13)的有杆腔的液压油经第二微型高速数字阀(8)离散为脉冲流量回到油箱(1)，液压缸(13)的活塞慢速伸出到目标位置，保证位置控制系统的控制精度；

当液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离小于比例阀(9)的工作状态切换设定值，控制系统根据液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离以及第二微型高速数字阀(8)和第三微型高速数字阀(10)设定的脉冲流量，计算并对第三微型高速数字阀(10)、第二微型高速数字阀(8)发出对应数目的脉冲信号，主泵(3)出口液压油经第三微型高速数字阀(10)离散为脉冲流量进入液压缸(13)的无杆腔，液压缸(13)的有杆腔的液压油经第二微型高速数字阀(8)离散为脉冲流量回到油箱(1)，液压缸(13)的活塞慢速伸出到目标位置；

(2)在液压缸(13)活塞缩回阶段，位置控制系统判断液压缸(13)的活塞目前位置与目标位置之间的距离是否超出比例阀(9)的工作状态切换设定值；

当液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离超出比例阀(9)的工作状态切换设定值，比例阀(9)工作在右位，液压油由主泵(3)出口经比例阀(9)进入液压缸(13)的有杆腔，液压缸(13)的无杆腔的液压油经比例阀(9)流回油箱(1)，液压缸(13)快速缩回，保证位置控制系统快速响应；

同时位置控制系统通过位移传感器(12)不断检测液压缸(13)的活塞位置，并与目标位置进行比较，直到液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离小于比例阀(9)的工作状态切换设定值，此时比例阀(9)关闭，位置控制系统根据比例阀(9)的工作状态切换设定值与第一微型高速数字阀(7)、第四微型高速数字阀(11)设定的脉冲流量，计算并对第四微型高速数字阀(11)、第一微型高速数字阀(7)发出对应数目的脉冲信号，主泵(3)出口液压油经第四微型高速数字阀(11)离散为脉冲流量进入液压缸(13)的有杆腔，液压缸(13)的无杆腔的液压油经第一微型高速数字阀(7)离散为脉冲流量回到油箱(1)，液压缸(13)的活塞慢速缩回到目标位置，保证位置控制系统的控制精度；

当液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离小于比例阀(9)的工作状态切换设定值，控制系统根据液压缸(13)的活塞位置与目标位置之间的距离以及第一微型高速数字阀(7)、第四微型高速数字阀(11)设定的脉冲流量，计算并对第四微型高速数字阀(11)、第一微型高速数字阀(7)发出对应数目的脉冲信号，主泵(3)出口液压油经第四微型高速数字阀(11)离散为脉冲流量进入液压缸(13)的有杆腔，液压缸(13)的无杆腔的液压油经第一微型高速数字阀(7)离散为脉冲流量回到油箱(1)，液压缸(13)的活塞慢速缩回到指令要求位置。