[发明专利]间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法

摘要

本发明提供了一种间隙联接双缸同步协同运动装置及其互扰解耦补偿控制方法。间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸、第二液压缸、第一活塞杆、第二活塞杆、球形铰链、第一伺服阀、第二伺服阀、油箱、位移传感器、第一控制单元、第二控制单元和油泵；位移传感器检测第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移，将检测结果发送给第一控制单元和第二控制单元，以根据第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差分别对第一伺服阀的两个输油管道的流量以及第二伺服阀的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至第一活塞杆的位移和第二活塞杆的位移之差为零为止。本发明的上述技术能够实现双缸之间的同步协同运动，相比现有技术提高了同步精度。

主权项

1.间隙联接双缸同步协同运动装置，其特征在于，所述间隙联接双缸同步协同运动装置包括第一液压缸(1‑1)、第二液压缸(1‑2)、第一活塞杆(2‑1)、第二活塞杆(2‑2)、球形铰链(3)、第一伺服阀(4‑1)、第二伺服阀(4‑2)、油箱(5)、位移传感器(6)、第一控制单元(7‑1)、第二控制单元(7‑2)和油泵(8)；所述油泵(8)的抽油端接入所述油箱(5)中，以将所述油箱(5)中的液压油分别抽运至所述第一伺服阀(4‑1)的进油口和所述第二伺服阀(4‑2)的进油口；所述第一伺服阀(4‑1)的两个输油管道分别连接所述第一液压缸(1‑1)活塞两侧的两个油腔，所述第一控制单元(7‑1)用于控制所述第一伺服阀(4‑1)的两个输油管道的流量，所述第一伺服阀(4‑1)的回油口连接至所述油箱(5)；所述第二伺服阀(4‑2)的两个输油管道分别连接所述第二液压缸(1‑2)活塞两侧的两个油腔，所述第二控制单元(7‑2)用于控制所述第二伺服阀(4‑2)的两个输油管道的流量，所述第二伺服阀(4‑2)的回油口连接至所述油箱(5)；所述第一液压缸(1‑1)的活塞固定连接所述第一活塞杆(2‑1)以带动所述第一活塞杆(2‑1)做活塞运动；所述第一活塞杆(2‑1)通过所述球形铰链(3)连接所述第二活塞杆(2‑2)；所述第二液压缸(1‑2)的活塞固定连接所述第二活塞杆(2‑2)以带动所述第二活塞杆(2‑2)做活塞运动；所述位移传感器(6)连接所述第一活塞杆(2‑1)和所述第二活塞杆(2‑2)以检测所述第一活塞杆(2‑1)的位移和所述第二活塞杆(2‑2)的位移，并将位移检测结果发送给所述第一控制单元(7‑1)和所述第二控制单元(7‑2)；所述第一控制单元(7‑1)和所述第二控制单元(7‑2)用于根据所述第一活塞杆(2‑1)的位移和所述第二活塞杆(2‑2)的位移之差分别对所述第一伺服阀(4‑1)的两个输油管道的流量以及所述第二伺服阀(4‑2)的两个输油管道的流量进行一次或多次调节，直至所述第一活塞杆(2‑1)的位移和所述第二活塞杆(2‑2)的位移之差为零为止；所述第一控制单元(7‑1)和所述第二控制单元(7‑2)中的每一个通过如下方式调节相应伺服阀来实现对相应伺服阀的两个输油管道的流量的调节：基于所述第一活塞杆(2‑1)的位移和所述第二活塞杆(2‑2)的位移之差，根据如下第一公式至第五公式来对相应伺服阀的输入电流进行多次调节，直至所述第一活塞杆(2‑1)的位移和所述第二活塞杆(2‑2)的位移之差为零为止；其中，所述第一公式至第五公式如下：第一公式：Xv＝KxvΔi；第二公式：Ql＝KqXv‑KcPl；第三公式：第四公式：第五公式：其中，第一公式中，Xv是相应伺服阀阀芯位移，Kxv是相应伺服阀的阀系数，Δi是相应伺服阀输入电流的变化量；第二公式中，Ql是相应伺服阀流量，Kq是相应伺服阀流量增益，Kc是相应伺服阀流量压力系数，Pl是相应负载压力；第三公式中，Ap是相应液压缸活塞有效面积，s为拉普拉斯变换将微分方程线性化后的数学算子，Xp是相应活塞位移，Ctp是相应液压缸总的泄漏系数，Vt是相应液压缸总的压缩容积，βe是相应液压缸有效体积弹性模数；第四公式中，Mt是相应活塞及负载折算到该活塞上的总质量，Bp是相应活塞及负载的粘性阻尼系数，K是相应负载弹簧刚度，Fl是作用在相应活塞上的任意外负载力；第五公式里，Pl1是第一液压缸的负载压力，Pl2是第二液压缸的负载压力，Δx是第一液压缸活塞杆移动位移与第二液压缸活塞杆移动位移之差；在所述第五公式对应的P_l1和P_l2相减过程中增加选择器；当Δx＞0或者Δx＜0时，闭合所述选择器，以使所述第五公式为当Δx＝0时，断开所述选择器，以使所述第五公式为此时X_p1＝X_p2，两缸实现同步运动。