[发明专利]电动缸压力高精度快速加载控制方法

摘要

本发明公开了一种电动缸压力高精度快速加载控制方法，包括开机自动寻找原点并复位控制方法、快速精确压力加载控制方法、自学习生成控制参数方法、准确返回原点及空载压力置零方法四个部分。快速精确加载压力控制方法包括位置预加载控制方法、压力预加载控制方法、压力粗加载控制方法和压力精加载控制方法。本发明实现了电动缸压力高精度快速加载的控制，具有电动缸原点位置可调且可快速复位、压力加载快速精确且稳定、针对不同应用可通过自学习自动生成最佳控制参数、环境友好等优点，有广阔的应用前景。

主权项

1.一种电动缸压力高精度快速加载控制方法，控制系统包括：台架(1)、带机械刹车的电动缸(2)、压力传感器(3)、后极限位传感器(4)、原点传感器(5)、原点接近传感器(6)、前极限位传感器(7)、压块(8)、挡块(9)、可编程逻辑控制器；电动缸(2)与台架(1)固连；压力传感器(3)通过螺纹与电动缸(2)推杆的前端固连；压块(8)与压力传感器(3)的另一端固连；后极限位传感器(4)、原点传感器(5)、原点接近传感器(6)和前极限位传感器(7)均固定安装于电动缸(2)的缸体外侧，并从电动缸(2)的后部往前部按顺序依次排列；原点接近传感器(6)和原点传感器(5)的感应点的距离为2～5mm；控制方法包括开机自动寻找原点并复位控制方法、快速精确压力加载控制方法、自学习生成控制参数方法及准确返回原点及空载压力置零方法四个部分，其特征在于：(一)开机自动寻找原点并复位控制方法开机时，电动缸(2)配套的伺服电机以“脉冲+方向”的形式接收可编程逻辑控制器信号，按位置控制模式运行；可编程逻辑控制器读取原点传感器(5)状态，若原点传感器(5)无信号则开始寻找原点，流程如下：伺服电机驱动电动缸(2)推杆快速后退，并实时读取电动缸(2)缸体上的4个传感器信号；检测到后极限位传感器(4)信号时，切换伺服电机旋转方向，驱动电动缸(2)推杆再快速伸出；检测到前极限位传感器(7)信号时，切换伺服电机旋转方向，驱动电动缸(2)推杆再快速后退；后退过程中检测到原点接近传感器(6)信号时，伺服电机立即减速，电动缸(2)推杆慢速继续后退；当检测到原点传感器(5)信号时，伺服电机停止转动，完成原点的寻找和复位；(二)快速精确压力加载控制方法压力的快速精确加载从原点开始至加载完成依次分为位置预加载、压力预加载、压力粗加载和压力精加载四个阶段；位置预加载控制方法：从原点出发，控制伺服电机驱动电动缸(2)推杆快速加速至最大速度，向前运动一定距离后开始减速，直到压块(8)与挡块(9)还有0.5～2mm距离为止；其中，电动缸(2)推杆前进的距离由自学习记录的总脉冲数计算得到；压力预加载控制方法：位置预加载完成后，电动缸(2)驱动压块(8)以0.3～0.6mm/s的速度继续向前运动，同时通过压力传感器(3)实时监测压力数据，直到压力数据发生突变为止；压力粗加载控制方法：将通过实验得到装置的压力一脉冲特性参数预设进控制系统，取设定压力的80％‑95％作为目标压力，并计算相应的脉冲数；电动缸(2)驱动压块(8)以0.6～1mm/s的加载速度执行完上述脉冲数；压力精加载控制方法：电动缸(2)持续驱动压块(8)向前运动，并实时获得当前压力值与设定压力的差，并根据该差值的大小以不同的加速度减速；即，若当前压力值与设定压力的差值大于80kg但小于160kg，以200～300脉冲/秒的速度驱动伺服电机；若当前压力值与设定压力的差值大于40kg但小于80kg时，以100～200脉冲/秒的速度驱动伺服电机；若当前压力值与设定压力的差值小于40kg，则以10～50脉冲/秒的速度驱动伺服电机；当前压力值越接近设定压力值，加载的速度越慢，直至实时压力达到设定值后停止加载并机械刹车；(三)自学习生成控制参数方法采用松弛运行与外部输入数据相配合的自学习方式，在不同情况下自动生成所需的电动缸控制参数；松弛运行控制方法：松弛运行与快速精确压力加载执行相同的四个阶段，但其控制策略是精度优先于速度，控制方法上的不同在于：位置预加载阶段的停止点提前；压力预加载阶段推杆以更慢的速度加载；粗加载开始时读取并保存从原点至当前位置可编程逻辑控制器发出的总脉冲数，供正常运行时位置预加载阶段使用；外部输入数据控制方法：对松弛运行控制阶段保存的总脉冲数，在某些需要人为干预以调整运行状态的情况下，通过外部输入脉冲补偿值以达到控制要求；(四)准确返回原点及空载压力置零方法准确返回原点控制方法：完成压力加载及后续任务后，电动缸(2)以最大速度向原点方向运动，当读取到原点接近传感器(6)信号时快速减速至慢速运动，并以系统中断方式保持运行，直至接收到原点传感器(5)信号停止，完成原点复位；空载压力置零方法：由于压力传感器(3)在空载时的输出值不为零，下次加载时会造成载荷的不一致；因此，电动缸每次复位后要对其空载时压力传感器的输出压力值进行处理；具体方法是：电动缸(2)返回原点后读取压力传感器的输出压力值并将其置零。