无阀液压伺服系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种无阀液压伺服系统及其控制方法，其中该无阀液压伺服系统包括：交流伺服电机、双向变量泵、液压缸、压力传感器、位移传感器、速度传感器、以及控制器，控制器根据第一、第二压力传感器检测得到的压力值、位移传感器检测得到的位移值以及速度传感器检测得到的速度值而输出控制指令以令交流伺服电机调节转速和/或双向变量泵调节排量。相对于现有技术，本发明专利技术可以实现交流伺服电机转速可变以及液压泵的排量可变，整个系统控制更加灵活，适用于各类情形，效率较高，同时能延长交流伺服电机和液压元件的使用寿命，能提高资源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液压传动控制领域，尤其涉及一种无阀液压伺服系统及其控制方法。
技术介绍
在工业领域中，液压传动控制技术的应用十分广泛。近年来，液压技术与微电子技术的结合使得电液伺服技术得到飞速发展。电液伺服阀控系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统，其综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。因此，在负载质量大又要求响应速度快的场合最为适合，其应用已遍及国民经济的各个领域，比如飞机与船舶舵机的控制、雷达与火炮的控制、机床工作台的位置控制、板带轧机的板厚控制、电炉冶炼的电极位置控制、各种飞机车里的模拟台的控制、发电机转速的控制、材料试验机及其他实验机的压力控制等。但是，传统的电液伺服阀控系统，仍存在一些弊端，如损耗大、效率低、精确控制能力较弱、抗污染能力差、卡滞、成本高、管理维修费用高、故障难排除等。例如针对普通电机加定量泵组合的电液伺服阀控系统，当系统处于保压阶段时，系统中不需要大流量的输出，液压泵输出的流量通过溢流阀回到油箱，做无用功，浪费能源，效率低，可控性低，液压泵和电机长时间运转，会造成系统发热，缩短电机和液压泵的使用寿命。为改变上述普通电机长时间运转及做无用功的情况，业界又提出了可变速电机加定量泵组合的电液伺服阀控系统，在输出流量时，泵的流量随转速变化而变化，系统压力达到工作压力后（即保压状态），系统仅需要补充液压元件泄漏的小额流量，不需要大流量输出，减小电机转速，减小流量输出。但是，在该系统中，电机的输出扭矩与系统压力和液压泵的排量有关，当系统处于保压状态时，电机会一直处于高转矩的输出状态，会造成电机内部电流过大，短时间内发热大，严重影响电机的正常使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无阀液压伺服系统及其控制方法，用于解决现有技术中能源浪费，效率低，可控性低，液压泵和电机长时间运转影响使用寿命等问题。为实现上述目的及其他目的，本专利技术在一方面提供一种无阀液压伺服系统，包括：交流伺服电机、双向变量泵、液压缸、控制器，所述交流伺服电机通过联轴器与所述双向变量泵连接，所述双向变量泵的进、出油口分别与所述液压缸的进、出油口连通，所述液压缸的进、出油口分别配置有第一压力传感器和第二压力传感器，所述液压缸在油液驱动下协同负载动作，所述负载处配置有位移传感器和速度传感器，所述第一、第二压力传感器、所述位移传感器、所述速度传感器与所述控制器连接组成闭环控制回路，所述控制器与所述交流伺服电机和所述双向变量泵连接，所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值、所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而向对应的所述交流伺服电机和/或所述双向变量泵输出供调节所述交流伺服电机的转速和/或调节所述双向变量泵的排量的控制指令。上述无阀液压伺服系统，采用交流伺服电机加双向变量泵的组合，可以实现交流伺服电机转速可变以及液压泵的排量可变，整个系统控制更加灵活，适用于各类情形，效率较高，同时能延长交流伺服电机和液压元件的使用寿命，能提高资源的利用率。本专利技术一种无阀液压伺服系统的进一步改进在于：所述联轴器为弹性联轴器。本专利技术一种无阀液压伺服系统的进一步改进在于：所述液压缸为非对称液压缸，所述双向变量泵至所述液压缸的两油路之间配置有无动力补油装置。本专利技术一种无阀液压伺服系统的进一步改进在于：所述无动力补油装置包括在所述双向变量泵至所述液压缸的两油路之间并联的双联液压锁，所述双联液压锁的进油口与油箱连接。本专利技术在另一方面提供如上所述的无阀液压伺服系统的控制方法，包括：所述交流伺服电机根据所述控制器发出的控制指令启动运转，通过所述联轴器带动所述双向变量泵作动以产生液压流量输出，驱动所述液压缸和所述负载运动；所述第一、第二压力传感器、所述位移传感器、以及所述速度传感器分别检测获得压力值、位移值以及速度值，并将各个检测值反馈至所述控制器；所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值、所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而输出供调节所述交流伺服电机的转速和/或调节所述双向变量泵的排量的控制指令。采用上述无阀液压伺服系统的控制方法，采用交流伺服电机加双向变量泵的组合，可以实现交流伺服电机转速可变以及液压泵的排量可变，整个系统控制更加灵活，适用于各类情形，效率较高，同时能延长交流伺服电机和液压元件的使用寿命，能提高资源的利用率。本专利技术一种无阀液压伺服系统的控制方法进一步改进在于：所述控制方法还包括：预先设定所述无阀液压伺服系统所需的压力阈值区间、位移阈值区间、速度阈值区间，以供所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值、所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值分别与压力阈值区间、位移阈值区间、以及速度阈值区间进行比较判定，从而输出相应的控制指令。本专利技术一种无阀液压伺服系统的控制方法进一步改进在于：当所述交流伺服电机准备启动时，在负载过大的情形下，所述控制器控制所述双向变量泵减小排量，减小所述双向变量泵的转矩，使所述交流伺服电机正常启动；当所述交流伺服电机正常启动后，所述控制器控制所述双向变量泵增大排量，获得大流量输入。本专利技术一种无阀液压伺服系统的控制方法进一步改进在于：当所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值小于预设的压力阈值区间的下限值时，所述双向变量泵处于大排量，液压缸的流量随着所述交流伺服电机的转速而改变，所述控制器根据所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而向所述交流伺服电机输出调节转速的控制指令，控制所述液压缸的位移和速度符合预设的位移阈值区间和速度阈值区间；随着压力的升高，所述交流伺服电机的转矩会增加，所述控制器控制所述双向变量泵减小排量，减小所述交流伺服电机的输出转矩；当压力达到预设的压力阈值区间时，所述无阀液压伺服系统处于保压状态，所述控制器控制所述双向变量泵减小排量，从而减小流量。本专利技术一种无阀液压伺服系统的控制方法进一步改进在于：当所述负载出现波动时，所述控制器根据所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而控制所述交流伺服电机调节转速或控制所述双向变量泵调节排量，使无阀液压伺服系统回到平衡状态。本专利技术一种无阀液压伺服系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无阀液压伺服系统，其特征在于，包括：交流伺服电机、双向变量泵、液压缸、控制器，所述交流伺服电机通过联轴器与所述双向变量泵连接，所述双向变量泵的进、出油口分别与所述液压缸的进、出油口连通，所述液压缸的进、出油口分别配置有第一压力传感器和第二压力传感器，所述液压缸在油液驱动下协同负载动作，所述负载处配置有位移传感器和速度传感器，所述第一、第二压力传感器、所述位移传感器、所述速度传感器与所述控制器连接组成闭环控制回路，所述控制器与所述交流伺服电机和所述双向变量泵连接，所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值、所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而向对应的所述交流伺服电机和/或所述双向变量泵输出供调节所述交流伺服电机的转速和/或调节所述双向变量泵的排量的控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种无阀液压伺服系统，其特征在于，包括：交流伺服电机、双
向变量泵、液压缸、控制器，所述交流伺服电机通过联轴器与所述双向变
量泵连接，所述双向变量泵的进、出油口分别与所述液压缸的进、出油口
连通，所述液压缸的进、出油口分别配置有第一压力传感器和第二压力传
感器，所述液压缸在油液驱动下协同负载动作，所述负载处配置有位移传
感器和速度传感器，所述第一、第二压力传感器、所述位移传感器、所述
速度传感器与所述控制器连接组成闭环控制回路，所述控制器与所述交流
伺服电机和所述双向变量泵连接，所述控制器根据所述第一、第二压力传
感器检测得到的压力值、所述位移传感器检测得到的位移值以及所述速度
传感器检测得到的速度值而向对应的所述交流伺服电机和/或所述双向变
量泵输出供调节所述交流伺服电机的转速和/或调节所述双向变量泵的排
量的控制指令。
2.如权利要求1所述的无阀液压伺服系统，其特征在于，所述联轴
器为弹性联轴器。
3.如权利要求1所述的无阀液压伺服系统，其特征在于，所述液压
缸为非对称液压缸，所述双向变量泵至所述液压缸的两油路之间配置有无
动力补油装置。
4.如权利要求1所述的无阀液压伺服系统，其特征在于，所述无动
力补油装置包括在所述双向变量泵至所述液压缸的两油路之间并联的双
联液压锁，所述双联液压锁的进油口与油箱连接。
5.一种如权利要求1至4中任一所述无阀液压伺服系统的控制方法，
其特征在于，包括：
所述交流伺服电机根据所述控制器发出的控制指令启动运转，通过所
述联轴器带动所述双向变量泵作动以产生液压流量输出，驱动所述液压缸
和所述负载运动；
所述第一、第二压力传感器、所述位移传感器、以及所述速度传感器
分别检测获得压力值、位移值以及速度值，并将各个检测值反馈至所述控
制器；
所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检测得到的压力值、所述
位移传感器检测得到的位移值以及所述速度传感器检测得到的速度值而

\t输出供调节所述交流伺服电机的转速和/或调节所述双向变量泵的排量的
控制指令。
6.如权利要求5所述的无阀液压伺服系统的控制方法，其特征在于，
还包括：预先设定所述无阀液压伺服系统所需的压力阈值区间、位移阈值
区间、速度阈值区间，以供所述控制器根据所述第一、第二压力传感器检
测得到的压力值、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国庆，曹阳，吴树谦，茅靖峰，周井玲，朱维南，张旭东，邱锴文，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32