[发明专利]数字电静液执行器系统

权利要求书

1.一种数字电静液执行器系统，其特征在于，该系统包括：

伺服电机与液压泵，所述伺服电机与液压泵连接；

高速开关阀组，其连接液压泵；

液压缸，其连接高速开关阀组，所述液压缸的活塞杆连接负载；

信号处理器，其接收传感器的信号与参数；和

系统状态控制单元，其连接信号处理器，根据反馈的信号或参数信息控制伺服电机、高速开关阀组的动作从而形成差动控制与负载独立控制，以及系统位移与压力控制，

其中，所述高速开关阀组包括第一高速开关阀、第二高速开关阀、第三高速开关阀和第四高速开关阀，所述第一高速开关阀设在双向定量液压泵的高压油口与单杆液压缸的无杆腔之间；所述第二高速开关阀设在单杆液压缸的有杆腔与双向定量液压泵的高压油口之间；所述第三高速开关阀设在单杆液压缸的无杆腔与双向定量液压泵的充油口之间；所述第四高速开关阀设在单杆液压缸的有杆腔与双向定量液压泵的充油口之间，在数字电静液执行器系统的负载独立控制过程中，高速开关阀组能够根据信号处理器输出的PWM指令信号控制使高速开关阀组的流量比与液压缸无杆腔和有杆腔的面积比相等，以抑制非对称液压缸的流量不平衡特性带来的压力脉动，液压缸在工作状态下采用位置—压力组合控制方法。

2.根据权利要求1所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，该系统还包括压力保护阀，所述的压力保护阀包括第一压力保护阀、第二压力保护阀和第三压力保护阀，其中第一压力保护阀的进油口与泵高压油口相通，出油口与液压泵的充油口相通；第二压力保护阀的进油口与液压缸的无杆腔相通，出油口与系统回油路相通；第三压力保护阀的进油口与液压缸有杆腔相通，出油口与系统回油路相通。

3.根据权利要求2所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，第一压力保护阀的设定压力高于第二压力保护阀和第三压力保护阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，该系统还包括蓄能器，所述蓄能器接在系统主回油路上，所述蓄能器与液压泵的充油口连接。

5.根据权利要求4所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，所述蓄能器的进出油路上接有第一压力传感器；所述液压缸有杆腔进出油路上接有第二压力传感器；所述液压缸无杆腔进出油路上接有第三压力传感器；所述液压缸的液压缸活塞杆接有位移传感器。

6.根据权利要求5所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，所述双向定量液压泵高压油口与第一高速开关阀相通，双向定量液压泵充油口与蓄能器相通，通过第一高速开关阀和第二高速开关阀交替开闭实现液压缸换向动作；当第一高速开关阀和第二高速开关阀同时打开，且第三高速开关阀和第四高速开关阀同时关闭时，系统变为差动状态。

7.根据权利要求6所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，所述信号处理器包括位移-转速计算单元、速度梯度选取单元、伺服驱动器、速度编码器、差动状态控制单元、负载独立控制单元、位移偏差检测单元、信号采集与处理单元和系统状态监测单元。

8.根据权利要求7所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，信号采集与处理单元用于采集速度编码器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器以及位移传感器输出的伺服电机的转速信号、蓄能器压力信号、液压缸有杆腔压力信号、液压缸无杆腔压力信号和液压缸活塞杆位移信号，经过处理后由系统状态监测单元接收并存储在系统状态控制单元中，在控制单元中进行作差处理后分别对位移和压力偏差进行判断，进而执行下一步命令。

9.根据权利要求8所述的数字电静液执行器系统，其特征在于，伺服驱动器输出驱动信号控制伺服电机转动，同时伺服电机的转速由速度编码器接收后反馈至伺服驱动器，由伺服驱动器完成对伺服电机转数的精确闭环控制，并驱动双向定量液压泵输出压力和流量；高速开关阀根据信号处理器输出的PWM指令信号控制阀口开闭时间，实现对阀口输出油液的压力和流量控制；双向定量液压泵和高速开关阀输出油液的压力和流量共同影响液压缸无杆腔和液压缸有杆腔的压力和流量，最终实现对液压缸活塞杆的位移的控制。