一种伺服控制机构装置及并联同步的控制方法与流程

本发明涉及流体传动与控制领域，具体而言，涉及一种伺服控制机构装置及并联同步的控制方法。

背景技术：

在液压伺服加载系统中经常会利用到多台伺服阀同时控制一台伺服作动器，尤其是当系统流量需求较大的时候，市场上无法购买到超大流量的伺服阀，因此就需要多台伺服阀并联工作以提高伺服作动器的工作速度。

目前市场上最大输出流量的伺服阀在1mpa阀压降时流量输出为1500l/min，如果油缸的输出载荷很大，速度很快，那么流量的要求也是巨大的，那么必须需要多台伺服阀并联工作才可以满足试验的要求。

现在很多厂家生产的多台伺服阀并联控制伺服作动器的产品，仅仅是将伺服阀简单的并联，并没有其它特殊的调试手段。每台伺服阀出厂时都是有自己本身特性的，零点和死区均不一样。如果直接并联使用，是可以提高系统工作速度的，但是不一定能够达到系统控制的最佳效果。

多台伺服阀同时控制一台伺服作动器的关键问题是如何使每一台伺服阀的零位系统保持高度的一致性，解决了这个问题，就可以基本解决了多台伺服阀同步控制一台伺服作动器的目的。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种伺服控制机构装置，所述装置结构简单，操作方便，解决了高速大载荷的试验要求，避免了因研制大流量输出装置所投入的高额成本。同时可以使每台伺服阀的零位系统保持高度一致，实现速度的分级控制，提高不同速度工况下的控制精度。

本发明的第二目的在于提供一种伺服阀并联同步的控制方法，所述方法可以提高液压系统的工作速度，大大节省了系统的设计成本，同时可以提高系统工作的可靠性，提升冗余度，有效解决大流量高频响的实现等关键问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种伺服控制机构装置，包括：液压泵，液压管道及伺服电机。

液压泵通过液压管道依次连接有伺服阀组，伺服作动器；

伺服阀组与具有调试功能的伺服控制系统电连接，伺服阀组包括相互配合动作的多组并联以用于调节控制流量的伺服阀以及密封进出油口的调试盖板；

伺服控制系统包括用来控制伺服电机的伺服控制器，伺服控制器包括积分器开关及阀平衡调节旋钮。

伺服电机、伺服控制系统、液压泵、伺服阀组、伺服作动器及液压管道为伺服加载系统中的主要构成。在系统应用中，伺服阀的主要形式是电液伺服阀，它在接受电气模拟信号后，相应输出经过调试后的流量和压力。既作为电液转换元件，也是功率放大元件，能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能(流量和压力)输出。

在伺服系统中，伺服阀将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。从某种意义上来讲，伺服阀是伺服系统控制的核心。如果在伺服加载试验中，对于一台伺服阀不能满足大流量输出时，需要多台伺服阀并联工作才能满足试验的要求。

伺服控制器的主要作用是控制伺服电机，类似于变频器作用于普通交流马达，一般通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。

进一步地，伺服阀还包括设置于阀体上的零位旋钮，所述零位旋钮分别为机械零位旋钮及电气零位旋钮。

伺服阀的零位指空载流量为零的几何零位，伺服阀常工作在零位附近，因此零位特性特别重要。零位区域是输出级的重叠对流量增益起主要影响的区域。

进一步地，伺服阀类型为电压输入接口的伺服阀。

为了避免伺服控制器驱动电路驱动能力的影响，伺服阀尽可能选择电压输入接口的伺服阀，避免出现其它不可预见的影响因素。

进一步地，液压管道与伺服阀的进油口及出油口连接。

在伺服阀的调试过程中，需要一定流量的液压油通过，来进行适当的参数设置，这就需要液压管道与进油口及出油口连接进行液压油的输送。

进一步地，伺服阀的数量为两个以上，优选为偶数个。

多台伺服阀并联的形式，需要多个伺服阀同时进行液压油的输送，在伺服加载系统内形成大通量液压油的闭路循环，实现较大压力的输出。伺服阀的个数为偶数的话，在各支路的流量配比较均匀，增加了系统运行的稳定性。

进一步地，调试盖板材质为不锈钢或者碳钢。

在调试系统内任意一个伺服阀时，其他伺服阀的进出油口是需要调试盖板密封的。由于系统内形成的较大压力，首先应该保证调试盖板具有一定的机械强度。一般伺服阀的阀体是由碳钢或者不锈钢制作的，这就需要同样的材质来进行连接匹配。

对于本发明中提供的一种伺服控制机构装置，具有结构简单，操作方便，稳定性高等特点。解决了油缸输出载荷大，伺服加载系统大流量液压油的现实需求。

除了提供一种伺服控制机构装置，本实施例还提供了采用所述装置进行并联同步的方法。包括如下步骤：

(1)对任意一台伺服阀进行管道组装，其他伺服阀进行密封；

(2)开启液压泵，使其进入正常操作工况；

(3)对伺服控制系统及伺服控制器进行调试参数的设定；

(4)调试伺服阀的输入与反馈一致；

(5)完成全部伺服阀的调试，即可。

通过以上所述的方法，同时可以使每台伺服阀的零位系统保持高度一致，实现速度的分级控制，提高不同速度工况下的控制精度。该方法大大提高了液压系统的工作速度，节省了系统的设计成本，同时可以提高系统工作的可靠性，提升冗余度，有效解决大流量高频响的实现等关键问题。以下展开进行方法的说明：

(1)按照伺服阀的结构尺寸加工调试盖板，该步骤是为了满足在调试过程中，等待调试的其他伺服阀管口需要调试盖板封住，从系统中隔离。

(2)安装一台伺服阀，其他伺服阀的进出油口均用调试盖板密封，在各支路中的任意一支管道正常安装伺服阀，其他伺服阀的进出油口完全密封。

(3)将液压泵的出口压力调试到工作压力后，对伺服控制系统进行静态及动态参数的设定。将液压泵设置为正常操作下的出口压力，能够更加真实的反应各伺服阀的工作状态。伺服控制系统的静态及动态参数设定好之后，完成对伺服驱动器的全面而准确的测试，使液压系统进入稳定运行状态。

(4)以一台伺服阀的工作能力设定伺服控制系统的最大调试速度。因为在调试过程中，对应的是系统中的任意一台伺服阀，保证伺服控制系统的控制精度在合理范围内。

(5)关闭伺服控制器的pid控制的积分器开关，或者将积分参数设定为0。此为关键步骤，直接影响到后续的调试精度。

(6)将伺服控制器的输出级阀平衡调节旋钮设定为0，主要是为了避免输出级的重叠对流量进行影响，使伺服阀的调试不受外在因素影响。

(7)将伺服控制系统设定一个静态的指令信号(通常设定为满量程的60％)，该量程选取的依据是满足正常工况下的参数模拟，提高调试过程中的稳定性。

(8)观察反馈值是否和指令一致，如果不一致，需要调节伺服阀的机械(或电器)的零位旋钮，尽可能的调整到指令与反馈一致，完成初步调试。此步骤为调试方法中的关键，调试系统形成了闭环控制，由信号正向通路和反馈通路形成闭合回路，经过调试后的伺服阀，输出变量的响值与输入变量对应，使得功率放大和反馈一致。有效解决了高频响的实现。

(9)将调试盖板对完成调试的伺服阀进出油口密封，打开任意一台伺服阀的调试盖板，重复步骤3-8，直至全部的伺服阀安装及调试完毕。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中伺服控制机构装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中伺服阀组的结构示意图。

附图标记：

1-伺服电机；2-液压泵；

3-伺服阀组；4-伺服作动器；

5-伺服控制系统；6-液压管道；

7-伺服阀。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

具体伺服控制机构装置的结构见附图1所示，伺服电机1与液压泵2通过联轴器连接，液压泵2通过液压管道6依次连接有伺服阀组3，伺服作动器4；

伺服阀组与具有调试功能的伺服控制系统电连接，伺服阀组包括相互配合动作的多组并联以用于调节控制流量的伺服阀7以及密封进出油口的调试盖板；

伺服控制系统包括用来控制伺服电机的伺服控制器，伺服控制器包括积分器开关及阀平衡调节旋钮。

伺服电机1、伺服控制系统5、液压泵2、伺服阀组3、伺服作动器4及液压管道6为伺服加载系统中的主要构成。在系统应用中，伺服阀7的主要形式是电液伺服阀，它在接受电气模拟信号后，相应输出经过调试后的流量和压力。既作为电液转换元件，也是功率放大元件，能够将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能(流量和压力)输出。

伺服阀将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与液压放大。对于一台伺服阀不能满足大流量输出时，需要多台伺服阀并联工作才能满足试验的要求。

伺服阀还包括设置于阀体上的零位旋钮，所述零位旋钮分别为机械零位旋钮及电气零位旋钮，输入接口类型为电压输入接口。

在伺服阀的调试过程中，需要一定流量的液压油通过，来进行适当的参数设置，这就需要液压管道与进油口及出油口连接进行液压油的输送。

伺服阀的数量为两个以上，优选为偶数个。多台伺服阀并联的形式，需要多个伺服阀同时进行液压油的输送，在伺服加载系统内形成大通量液压油的闭路循环，实现较大压力的输出。伺服阀的个数为偶数的话，在各支路的流量配比较均匀，增加了系统运行的稳定性。

在调试系统内任意一个伺服阀时，其他伺服阀的进出油口是需要调试盖板密封的。由于系统内形成的较大压力，首先应该保证调试盖板具有一定的机械强度。一般伺服阀的阀体是由碳钢或者不锈钢制作的，这就需要同样的材质来进行连接匹配。

伺服阀并联同步的控制方法包括：

(1)按照伺服阀的结构尺寸加工调试盖板，该步骤是为了满足在调试过程中，等待调试的其他伺服阀管口需要调试盖板封住，从系统中隔离。

(2)安装一台伺服阀，其他伺服阀的进出油口均用调试盖板密封，在各支路中的任意一支管道正常安装伺服阀，其他伺服阀的进出油口完全密封。

(3)将液压泵的出口压力调试到工作压力后，对伺服控制系统进行静态及动态参数的设定。将液压泵设置为正常操作下的出口压力，能够更加真实的反应各伺服阀的工作状态。伺服控制系统的静态及动态参数设定好之后，完成对伺服驱动器的全面而准确的测试，使液压系统进入稳定运行状态。

(4)以一台伺服阀的工作能力设定伺服控制系统的最大调试速度。因为在调试过程中，对应的是系统中的任意一台伺服阀，保证伺服控制系统的控制精度在合理范围内。

(5)关闭伺服控制器的pid控制的积分器开关，或者将积分参数设定为0。此为关键步骤，直接影响到后续的调试精度。

(6)将伺服控制器的输出级阀平衡调节旋钮设定为0，主要是为了避免输出级的重叠对流量进行影响，使伺服阀的调试不受外在因素影响。

(7)将伺服控制系统设定一个静态的指令信号(设定为满量程的60％)，该量程选取的依据是满足正常工况下的参数模拟，提高调试过程中的稳定性。

(8)观察反馈值是否和指令一致，如果不一致，需要调节伺服阀的机械(或电器)的零位旋钮，尽可能的调整到指令与反馈一致，完成初步调试。此步骤为调试方法中的关键，调试系统形成了闭环控制，由信号正向通路和反馈通路形成闭合回路，经过调试后的伺服阀，输出变量的响值与输入变量对应，使得功率放大和反馈一致。有效解决了高频响的实现。

(9)将调试盖板对完成调试的伺服阀进出油口密封，打开任意一台伺服阀的调试盖板，重复步骤3-8，直至全部的伺服阀安装及调试完毕。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。