[发明专利]一种用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法

说明书

本发明提供了一种用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法，属于桥梁工程、高速公路和高屋建筑等工程施工技术领域。它解决了现有的技术控制精度不高的问题。本用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法包括如下步骤：搭建泵阀协控系统的模型；对泵阀协控系统的模型中的泵控部分采用负载流量预测控制算法，获取泵控信号u_m输出；对泵阀协控系统的模型中的阀控部分采用前馈补偿PID控制算法，获取阀控信号u_v输出；将泵控信号u_m和阀控信号u_v输入到泵阀协控系统中，伺服电机根据泵控信号u_m控制转速来调节油源输出流量与负载流量相匹配，步进电机根据阀控信号u_v带动换向阀工作实现负载流量的调节。本泵阀协同控制方法能够提高泵阀协控系统的动态响应和控制精度。

技术领域

本发明属于桥梁工程、高速公路和高屋建筑等工程施工技术领域，涉及一种用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法。

背景技术

预应力结构先在桥梁工程中取得了迅速发展，目前己渗透到各个领域，分别在高屋建筑，起重运输，飞机跑道，电视塔，道路立体交叉建筑，蓄液池，海洋结构，预应力混凝土船体结构，原子能反应堆容器，特种复杂结构等方面得到应用。预应力技术已经成为大跨度、大空间结构、高耸结构、重载荷结构、特种结构、新型结构工程中不可缺少的一项技术。

预应力智能张拉设备由两台千斤顶、两台电动液压站、两个压力传感器、两个位移传感器、伺服控制器、伺服电机、微机、无线数据传输系统等组成，可同时控制两台千斤顶同步工作，构成平衡的张拉。在预应力施工中，预应力筋的张拉是关键环节，其中张拉精度是决定预应力结构安全与正常运营的首要条件。现有技术的智能张拉设备实时采集千斤顶的压力和位移，并将这些数据反馈至数据处理单元而自动计算伸长量，及时校核伸长量误差是否在规定范围内。而目前常规电液伺服控制系统分为阀控电液伺服系统和泵控电液伺服系统两大类。

阀控电液伺服系统的优势是响应速度快、控制精度高、系统刚度大以及流量控制灵活。但是阀控系统存在着诸多缺陷：电液伺服阀的结构复杂；对工作介质的污染特别敏感；能提供的最大负载压力只有油源压力的三分之二，溢流损失大，最终导致系统效率低、发热严重等。

泵控电液伺服系统中不存在流量控制阀等元件，系统中几乎没有节流损失和溢流损失，系统的抗污染性能高，效率高。但缺陷是电机及油泵转动惯量大，低转速下运行不平稳，因此泵控系统的响应速度较慢，控制精度也较低。此外，泵控系统在工作时，液压执行元件的背压腔压力小，导致泵控系统负载刚度低。因此，提出一种通过结合阀控系统和泵控系统的优点来实现对负载的高精度控制的泵阀协控方法是非常有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法，该泵阀协同控制方法所要解决的技术问题是：如何提高泵阀协控系统的动态响应和控制精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于预应力智能张拉设备的泵阀协同控制方法，其特征在于，所述泵阀协同控制方法包括如下步骤：

搭建泵阀协控系统的模型；

对泵阀协控系统的模型中的泵控部分采用负载流量预测控制算法，通过建立灰色预测模型G(1，1)，获取液压缸位移的预测值进而微分获得液压缸速度的预测值并计算出负载流量的预测值Q_L，根据负载流量的预测值Q_L获得油源输出流量的预测值Q_p，最后计算出伺服电机的期望转速n_r(t)，进而输出泵控信号u_m；