[实用新型]液压传动控制装置

说明书

本实用新型涉及现代液压传动和控制机构。

由于液压传动较其他多种形式的传动具有不可比拟和难以取代的优点，因此其发展速度是很快的。但现代液压传动和控制技术还存在若干极待研究解决的问题。这些问题的存在，使液压传动和控制不能不采取预防性和被动性的措施，特别是对那些传动品质要求很高的系统，为了达到目的，甚至使造价达到难以推广的程度。此外还存在如下一些经济技术问题：

一、现代液压传动和控制系统的输出量实质是不可知的，是不可能事先给定、预见和运算的。无论采用何种液压源，何种控制形式，只有通过其他的方式对执行元件的动态检测之后，再经过转换，运算才有可能间接地知道其输出量的数据。否则是根本不可能知道的。

二、现代液压传动和自动控制的机理只能是超调(或欠调)、纠偏等惯性环节造成的震荡性过渡过程的处理。这是由于系统输出的不可知性所造成的。事实上，在动态过程中，随机干扰因素是很多的。同时，往往在事后通过检测纠偏时另外的干扰因素又相继发生。当某一瞬间干扰量与调节量的相序和频率相同或接近时，显然将产生危险的共振频幅。特别在惯性环节很大的传动控制系统且工作环境干扰较大时，这种传动控制方式往往导致失败性的后果。

三、当代的液压传动实质上属于柔性体的传动。这是由于液体介质实际上是可压缩的，其传动刚度很低，比相同尺寸的钢柱要低50倍，实际上由于空气的混入还要低3倍甚至更多，在这种低刚度下进行传动会产生以下各种问题：

(1)体积的压缩变形使高精度的直接的控制不可能达到目的，即不可能实现象刚体传动那样的高精度控制。(2)在可压缩传动过程中允许一张一驰的幅度较大，必然导致弹性振荡。特别在高精度传动中甚至微小的振荡都将引起反馈，使某一开环系统即成为振荡的闭环系统而导致系统自激振动，产生噪声，并影响全系统的正常工作。(3)由于介质的可压缩性，传动的距离越远，不论采用何种控制方式，无论是开环的或闭环的或是计算机仿真控制都不能解决累积压缩误差所造成的不可弥补的影响。因此液压传动特别是伺服闭环控制要求距离越近越好，否则不能达到伺服控制的目的。(4)由于介质是可压缩性的柔性传动，故介质只有从自由态过渡到弹性压缩状态之后，才有可能传递力和功，因此产生控制上不允许的“时滞”。显然，距离越远，压缩过程越长，时滞越大，失控性也越大。这就是当代液压传控不能远距离传动和多对象控制的根本原因。

四、现代液压传动控制系统除了某些旋转运动，采用了实质上还属于半闭式系统以外，几乎全部都为自由开式系统，目前之所以广泛采用开式系统，除了具有简单、散热条件好等明显的优点以外，主要的原因是为了避免执行元件在工作过程中产生的功率利用率下降的严重缺点。这就是说，当代液压传动和控制的形式不能采用完全的闭式系统，这是由于漏损的补偿，系统的散热和介质污染后的过滤很难处理外，特别是由于不能对两工作腔具有不同容积的执行机构预先进行有效的、自动的流量分配从而导致系统功率的利用率大幅度下降。这是当前国内外正在研究急待解决的难题。

五、上述广泛使用的开式系统，虽具有所述的一些优点，但对于传动精度高，响应速度和控制速度快，运行十分平稳且控制水平很高的系统而言就很难适用。因这种系统一旦停止工作，全系统将很快处于无压状态，有压腔的介质亦可向无压腔渗漏，同时具有一个大气压力的空气也必然渗人系统内部的空间，若再次启动如不重新充液和排气，系统必然发生强烈震动和爬行。即便再次充液和排气之后，仍不可能进行高级的、直接的传动控制，因为充液周界的空间是非常复杂的，介质动态体积的变化都不可能通过运算求解，故不可能以预见性的输出进行直接的，高级的传动。此时，只有通过间接对执行机构的检测并实行“追忆”、“跟踪”式的伺服控制才能获得较高精度的传动品质，但对于惯性环节大且距离较远的系统，即便采用P10(比例、积分、微分1的伺服系统，也难以达到好的效果，甚至失败。

六、对于高品质、高水平的传动控制大规模依赖于电气和电子系统，构成十分复杂的中间控制环节是现代液压传动最大的弱点之一。事实上，一个现代的高级系统除了随动(电液转换亦属随动)和液力放大之外，几乎全部都靠电气、电子元件，需控制输出的品质越高，则中间环节越多、越精密、娇嫩，不仅使造价越高，且使事故发生的机率越来越多，不能不增加事故诊断系统。

七、系统泄漏是一个世界性未能很好解决的技术问题，内泄漏使传动效率激剧下降；外泄漏造成对环境的污染，有时仅由于泄漏问题而限制了液压传动方案的采用。