專利名稱：一種電液線位移伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電液伺服系統(tǒng)，特別涉及一種由伺服控制器控制的閥控液壓缸線位移伺服系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電液伺服系統(tǒng)中，電液線位移伺服在一些機械裝備中是經(jīng)常遇到的，如機械臂的伸縮，加工設(shè)備的進給運動，自動化生產(chǎn)線中工件的傳送等。電液線位移伺服系統(tǒng)中，電液伺服的變量是機械負載運動的線位移。為了獲得優(yōu)良的線位移伺服性能，電液線位移伺服系統(tǒng)必須采用閉環(huán)控制。也就是說，機械裝備中運動部件的線位移必須經(jīng)檢測傳感器反饋到電液伺服系統(tǒng)輸入端，與線位移指令信號進行比較產(chǎn)生誤差信號，然后再由伺服控制器對誤差信號進行控制運算后發(fā)出控制信號，對運動部件的線位移實施校正。對于誤差的控制運算目前廣泛使用的是乘以常數(shù)，對其積分，微分或幾種運算的組合，即比例控制(P)，比例加積分控制(PI)，比例加積分加微分控制(PID)。前向控制回路中對誤差每增加一種運算，事實上對線速度指令信號和反饋信號同時增加了控制運算。對線速度指令信號的每一種運算就相當于在電液伺服系統(tǒng)的微分方程的右邊增加一個強迫項，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)多個強迫項。這樣，電液伺服系統(tǒng)輸出就不能精確復(fù)現(xiàn)線速度指令信號。因此，一般的PID反饋控制方法線速度動態(tài)跟蹤精度差，對階躍輸入的指令信號其輸出存在超調(diào)和振蕩現(xiàn)象。隨著各種機械設(shè)備的運行精度、響應(yīng)速度以及自動化程度的提高，對電液線位移伺服性能提出了越來越高的要求。當今廣泛使用的一般反饋控制方法已不能滿足要求，采用新的電液伺服系統(tǒng)和伺服控制方法是進一步提高電液伺服性能所要解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為進一步提高電液伺服系統(tǒng)的性能，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和缺陷，提供一種新穎的電液線位移伺服系統(tǒng)。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種電液線位移伺服系統(tǒng)，由線位移指令信號發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、 伺服對象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中所述伺服控制器由比較器、智能積分器、 積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，其中所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，所述比較器還分別與所述線位移指令信號發(fā)生器和所述線位移檢測傳感器連接，所述第一減法器通過所述反饋系數(shù)Kf乘法器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器通過所述微分系數(shù)Kd乘法器以及所述微分器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器還與所述功率放大器連接；所述伺服對象由電液伺服閥、液壓缸和機械負載組成， 其中所述電液伺服閥、液壓缸和機械負載按順序連接，所述電液伺服閥還與所述功率放大器連接，所述機械負載還與所述線位移檢測傳感器連接，所述電液伺服閥和所述液壓缸還分別與所述液壓源連接。上述伺服控制器具有與眾不同的結(jié)構(gòu)形式，在前向回路中對誤差信號實施智能積分運算和乘法運算，在反饋回路中不僅實現(xiàn)了線位移反饋，而且在不需要線速度檢測傳感器和線加速度檢測傳感器的情況下實現(xiàn)了線速度和線加速度的反饋。也就是說，不僅實現(xiàn)了伺服變量線位移信號的反饋，而且還實現(xiàn)了伺服變量其它兩個狀態(tài)信息的反饋。本發(fā)明的一種電液線位移伺服系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點和有益效果(1)本發(fā)明所述電液伺服控制器在前向回路中對誤差信號實施智能積分運算以及與積分系數(shù)的乘法運算。在反饋回路中不僅實現(xiàn)了伺服變量線位移的反饋，而且實現(xiàn)了伺服變量線位移的變化率——線速度以及線速度的變化率——線加速度的反饋。因此，本發(fā)明的電液伺服系統(tǒng)不僅具有伺服變量本身狀態(tài)信息的反饋，而且具有伺服變量其它兩個狀態(tài)信息的反饋，總共實現(xiàn)了伺服變量三種狀態(tài)信息的反饋。而一般電液線位移伺服系統(tǒng)僅能實現(xiàn)伺服變量的一種狀態(tài)信息反饋。(2)該電液線位移伺服系統(tǒng)中采用線位移檢測傳感器實現(xiàn)線位移信號的反饋，但是，并沒有采用任何線速度檢測傳感器和線加速度檢測傳感器，卻實現(xiàn)了線速度和線加速度信號的反饋。也就是說，只采用了一種檢測傳感器實現(xiàn)了伺服變量三種狀態(tài)信息的反饋， 在工程實施中不僅方便易行，而且節(jié)省成本。(3)由于該伺服控制器與眾不同的結(jié)構(gòu)形式以及控制參數(shù)針對性的調(diào)整，提高了電液線位移伺服系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能。靜態(tài)精度可以達到無靜差，動態(tài)時對于線位移指令信號的階躍瞬時突變，其響應(yīng)時間縮短且無超調(diào)和振蕩，動態(tài)跟蹤精度高；對于外界環(huán)境的干擾和機械負載本身參數(shù)的變化，電液線位移伺服系統(tǒng)的伺服性能變化不敏感。


圖1是本發(fā)明的電液線位移伺服系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細敘述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。圖1是本發(fā)明實施例的電液線位移伺服系統(tǒng)構(gòu)成方框圖。該電液線位移伺服系統(tǒng)由線位移指令信號發(fā)生器110、伺服控制器120、功率放大器130、伺服對象140、線位移檢測傳感器150和液壓源160組成；所述伺服控制器120由比較器121、智能積分器122、積分系數(shù)&乘法器123、第一減法器124、第二減法器125、反饋系數(shù)Kf乘法器126、微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器1 組成，所述比較器121、智能積分器122、積分系數(shù)Ki乘法器123、第一減法器IM和第二減法器125按順序連接，比較器121還分別與線位移指令信號發(fā)生器 110和線位移檢測傳感器150連接，所述第一減法器IM通過反饋系數(shù)Kf乘法器1 與線位移檢測傳感器150連接，第二減法器125通過微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器1 與線位移檢測傳感器150連接，第二減法器125還與功率放大器130連接；所述伺服對象140由電液伺服閥141、液壓缸142和機械負載143組成，所述電液伺服閥141、液壓缸142和機械負載143按順序連接，電液伺服閥141還與功率放大器130連接，機械負載143還與線位移檢測傳感器150連接，其運動線位移檢測后反饋到輸入端，此外，電液伺服閥141和液壓缸142還分別與液壓源160連接。當線位移指令信號發(fā)生器110給出線位移信號后，比較器121將其與線位移檢測傳感器150反饋回來的機械負載的實際線位移信號進行比較，產(chǎn)生的誤差信號首先由智能積分器122進行智能積分運算，然后再由積分系數(shù)Ki乘法器123乘以積分系數(shù)Ki,這時產(chǎn)生的信號與線位移檢測傳感器150經(jīng)反饋系數(shù)Kf乘法器126運算后的信號相減，在此實際上實現(xiàn)了線位移信號的變化率——線速度信號的反饋，然后產(chǎn)生的差值與線位移檢測傳感器150經(jīng)微分系數(shù)Kd乘法器127和微分器128運算后的信號再次相減，在此實際上實現(xiàn)了線速度信號的變化率——線加速度信號的反饋。因此，本發(fā)明的電液線位移伺服系統(tǒng)比公知的反饋系統(tǒng)實現(xiàn)更多的伺服變量狀態(tài)信息的反饋，不僅具有線位移信號的反饋，而且具有線速度和線加速度信號的反饋，伺服性能可大幅度提高。另一個巧妙之處在于，這里既沒有采用線速度檢測傳感器，也沒有采用線加速度檢測傳感器，但是在控制功能上卻實現(xiàn)了線速度和線加速度信號的反饋，對于工程實施，方便易行，具有十分重要的意義。伺服控制器輸出的控制信號經(jīng)功率放大器130放大后輸入到電液伺服閥141，經(jīng)過電液轉(zhuǎn)換變成液壓系統(tǒng)的流量信號，控制液壓缸142的流量大小和方向，對機械負載的運動線位移進行伺服。當然，電液線位移伺服系統(tǒng)的性能還與積分系數(shù)I、反饋系數(shù)Kf和微分系數(shù)Kd這三個控制參數(shù)的大小密切相關(guān)。只要準確地調(diào)整這三個控制參數(shù)的大小，就能使電液線位移伺服系統(tǒng)獲得優(yōu)良的動態(tài)性能和靜態(tài)性能。
權(quán)利要求
1.一種電液線位移伺服系統(tǒng)，其特征在于由線位移指令信號發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、伺服對象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中所述伺服控制器由比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，其中所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，所述比較器還分別與所述線位移指令信號發(fā)生器和所述線位移檢測傳感器連接，所述第一減法器通過所述反饋系數(shù)Kf乘法器與所述線位移檢測傳感器連接，所述第二減法器通過所述微分系數(shù)Kd乘法器以及所述微分器與所述線位移檢測傳感器連接， 所述第二減法器還與所述功率放大器連接；所述伺服對象由電液伺服閥、液壓缸和機械負載組成，其中所述電液伺服閥、液壓缸和機械負載按順序連接，所述電液伺服閥還與所述功率放大器連接，所述機械負載還與所述線位移檢測傳感器連接，所述電液伺服閥和所述液壓缸還分別與所述液壓源連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電液線位移伺服系統(tǒng)，由線位移指令信號發(fā)生器、伺服控制器、功率放大器、伺服對象、線位移檢測傳感器和液壓源組成；其中伺服控制器由比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器、第二減法器、反饋系數(shù)Kf乘法器、微分系數(shù)Kd乘法器和微分器組成，所述比較器、智能積分器、積分系數(shù)Ki乘法器、第一減法器和第二減法器按順序連接，比較器還分別與線位移指令信號發(fā)生器和線位移檢測傳感器連接，第一減法器通過反饋系數(shù)Kf乘法器與線位移檢測傳感器連接，第二減法器通過微分系數(shù)Kd乘法器以及微分器與線位移檢測傳感器連接，第二減法器還與功率放大器連接。本發(fā)明提高了電液線位移伺服的靜態(tài)和動態(tài)性能。
文檔編號G05D9/12GK102541098SQ201210005150
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者曾文火, 朱鵬程 申請人:江蘇科技大學(xué)