一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统的制作方法

专利名称：一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统的制作方法
技术领域：
一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统技术领域[0001]本实用新型涉及电液伺服驱动与控制技术，具体涉及一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统。
背景技术：
[0002]目前，随着现代工业技术水平的不断提高，对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了越来越高的要求，针对传统阀控液压控制系统存在效率低、结构复杂、节流损失大、发热严重等问题。近年来，随着伺服电机驱动与控制技术的发展，出现了基于调节泵转速原理的闭式泵控电液伺服系统，克服了上述传统阀控液压系统存在的缺陷，大 大提高了系统的效率，降低了系统结构复杂性，但在低速稳定性、响应速度等方面仍存在一定的问题。发明内容[0003]本实用新型的目的在于提供一种泵转速、排量同时可控的双变量闭式泵控电液位置伺服系统，解决现有技术存在的低速稳定性差、响应速度慢等问题。[0004]本实用新型的目的是这样实现的，一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统，包括双向变量泵和两个伺服电机，其中第一伺服电机通过联轴器与所述双向变量泵主轴连接， 第二伺服电机与所述双向变量泵的变量机构连接，所述双向变量泵通过闭式辅助油路与活塞缸相连，所述活塞缸运动的位置反馈通过拉杆式位移传感器与计算机控制模块连接，所述计算机控制模块通过两个伺服驱动器分别与所述的第一伺服电机和第二伺服电机连接， 从而构成活塞缸的位置闭环控制系统。[0005]所述双向变量泵的第一主油管路端口和第二主油路端口分别与活塞缸的两个端口相连，所述拉杆式位移传感器通过拉缸端头与所述活塞缸的活塞杆端头固连、通过信号输出端头与计算机控制模块相连。[0006]所述双向变量泵的第一主油管路端口和第二主油路端口分别与第一溢流阀和第二溢流阀的油路进口连接，所述第一溢流阀和第二溢流阀的油路出口通过液压蓄能器与第一液控单向阀和第二液控单向阀的油路进口相连，所述第一液控单向阀和第二液控单向阀的液控端口分别与所述第一主油管路端口和第二主油路端口连接，构成闭式回路卸油、补油辅助油路。[0007]所述计算机控制模块包括所述数据采集卡和计算机，所述数据采集卡安装于计算机的PCI插槽。[0008]所述拉杆式位移传感器的信号输出端口与所述数据采集卡的输入端口相连，所述数据采集卡的第一输出端口与第一伺服驱动器的信号输入端I相连；所述数据采集卡的第二输出端口与第二伺服驱动器的信号输入端口 II相连；所述第二伺服驱动器的信号输出端 I与所述第一伺服电机的控制端口相连，所述第一伺服驱动器的信号输出端II与所述第二伺服电机相连。[0009]本实用新型具有如下有益效果[0010]I、本实用新型采用两个伺服电机分别与双向变量泵的主轴和变量机构连接，通过闭式容积控制回路与活塞缸相连，通过计算机控制模块与伺服驱动器和位移传感器相连， 由伺服驱动器控制两个伺服电机，完成双向变量泵转速、转矩以及变量机构的动态调节，实现变排量、变转速双变量控制，提高了电液伺服的控制精度与响应速度，克服了现有技术存在的低速稳定性差、响应速度慢等问题，保证了低速稳定性和响应快速性。[0011]2、本实用新型通过伺服电机调节双向变量泵的主轴转速和转矩，同时采用伺服电机控制双向变量泵的变量机构，实现了泵输出流量和负载的最佳功率匹配，省略了压力、流量和方向控制阀，避免了系统的节流损失，具有节能环保且降低成本的效果。[0012]3、本实用新型采用液压蓄能器对闭式辅助回路进行补油和储能，使得伺服电机和双向变量泵始终处于最佳工作区域范围，保证了系统控制正常运行、降低了节流损失，从而改善了系统的工作性能。[0013]4、本实用新型结构简单、控制方便、工作效率高，可广泛用于电液位置伺服控制领域。


[0014]图I为本实用新型实施例结构示意图。[0015]图中，1.第一伺服电机，2.联轴器,3.双向变量泵，Ia.控制端口，3a.第一主油管路端口，3b.第二主油管路端口，4.第二伺服电机，5.伺服驱动器，5-1.第一伺服驱动器， 5-2.第二伺服驱动器,5a.信号输入端I，5b.信号输入端II, 5c.信号输出端I , 5d.信号输出端II，6.第一溢流管，7.第二溢流管，8.液压蓄能器，9.第一液控单向阀，10.第二液控单向阀，11.活塞缸，Ila.第一端口，Ilb.第二端口，lie.活塞杆端口，12.拉杆式位移传感器，12a.拉缸端头，12b.信号传出端头，13.数据采集卡，14.计算机,15.计算机控制模块。
具体实施方式
·[0016]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。[0017]实施例，一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统，参见图1，包括双向变量泵3和两个伺服电机，其中第一伺服电机I通过联轴器2与双向变量泵3主轴连接，第二伺服电机 4通过滚珠丝杠传动机构与双向变量泵3的变量机构连接，双向变量泵3通过闭式辅助油路与活塞缸11相连，活塞缸11通过拉杆式位移传感器12与计算机控制模块15连接，计算机控制模块15通过两个伺服驱动器5分别与第一伺服电机I和第二伺服电机4连接。[0018]双向变量泵3的第一主油管路端口 3a和第二主油路端口 3b分别与活塞缸11的两个端口相连，拉杆式位移传感器12通过拉缸端头12a与活塞缸11的活塞杆端头Ilc固连、通过信号输出端头12b与计算机控制模块15相连。[0019]拉杆式位移传感器12的信号输出端口 12b与数据采集卡13的输入端口即A/D转换器相连，数据米集卡13的第一输出端口与第一伺服驱动器5-1的信号输入端I 5a相连； 数据采集卡13的第二输出端口与第二伺服驱动器5-2的信号输入端口 II 5b相连；第二伺服驱动器5-2的信号输出端I 5c与第一伺服电机I的控制端口 Ia相连,第一伺服驱动器5-1的信号输出端II 5d与第二伺服电机4相连。[0020]双向变量泵3的第一主油管路端口 3a和第二主油路端口 3b分别与第一溢流阀6 和第二溢流阀7的油路进口连接，第一溢流阀6和第二溢流阀7的油路出口通过液压蓄能器8与第一液控单向阀9和第二液控单向阀10的油路进口相连，第一液控单向阀9和第二液控单向阀10的液控端口分别与第一主油管路端口 3a和第二主油路端口 3b连接构成闭式辅助油路。[0021]计算机控制模块15包括数据采集卡13和计算机14，数据采集卡13安装于计算机 14的PCI插槽。计算机14通过数据采集卡13的A/D转换器完成位置反馈数据的采集，按照设计的控制算法完成控制运算，并通过数据采集卡13分别向两个伺服驱动器5发送控制指令。图I中F1为负载力，yd为输入控制指令，y为位置反馈信号。伺服电机I通过联轴器2驱动双向变量泵3的主轴旋转，计算机控制系统发送的一路控制信号经数据采集卡13送给伺服驱动器5-2，从而完成伺服电机I的转速调节，另一路控制信号经数据采集卡13送给伺服驱动器5-1，完成双向变量泵3变量机构驱动伺服电机4的控制，实现泵排量的控制，最终完成电液位置伺服系统变排量、变转速双变量控制。[0023]经仿真实验证明，本实用新型位置伺服控制效果良好，有效地保证了低速稳定性和响应快速性。
权利要求1.一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统，其特征在于包括双向变量泵(3)和两个伺服电机，其中第一伺服电机(I)通过联轴器(2)与所述双向变量泵(3)主轴连接，第二伺服电机(4)与所述双向变量泵(3)的变量机构连接，所述双向变量泵(3)通过闭式辅助油路与活塞缸(11)相连，所述活塞缸(11)通过拉杆式位移传感器(12 )与计算机控制模块(15 ) 连接，所述计算机控制模块(15)通过两个伺服驱动器(5)分别与所述第一伺服电机(I)和第二伺服电机(4)连接。
2.如权利要求I所述的双变量闭式泵控电液位置伺服系统，其特征在于所述双向变量泵(3)的第一主油管路端口(3a)和第二主油管路端口(3b)分别与活塞缸(11)的第一端口( Ila)和第二端口( Ilb)相连，所述拉杆式位移传感器(12)通过拉缸端头(12a)与所述活塞缸(11)的活塞杆端头(He)固连、通过信号输出端头(12b)与计算机控制模块(15)相连。
3.如权利要求2所述的双变量闭式泵控电液位置伺服系统，其特征在于所述双向变量泵(3)的第一主油管路端口(3a)和第二主油路端口(3b)分别与第一溢流管(6)和第二溢流管(7)的油路进口连接，所述第一溢流管(6)和第二溢流管(7)的油路出口通过液压蓄能器(8)与第一液控单向阀(9)和第二液控单向阀(10)的油路进口相连，所述第一液控单向阀(9)和第二液控单向阀(10)的液控端口分别与所述第一主油管路端口(3a)和第二主油路端口(3b)连接构成闭式辅助油路。
4.如权利要求1-3任一项所述的双变量闭式泵控电液位置伺服系统，其特征在于所述计算机控制模块(15)包括所述数据采集卡(13)和计算机(14)，所述数据采集卡13安装于计算机14的PCI插槽。
5.如权利要求4所述的双变量闭式泵控电液位置伺服系统，其特征在于所述拉杆式位移传感器(12)的信号输出端口( 12b)与所述数据采集卡(13)的输入端口相连，所述数据采集卡(13)的第一输出端口与第一伺服驱动器(5-1)的信号输入端I (5a)相连；所述数据采集卡(13)的第二输出端口与第二伺服驱动器(5-2)的信号输入端口 II (5b)相连；所述第二伺服驱动器(5-2)的信号输出端I (5c)与所述第一伺服电机(I)的控制端口(Ia)相连， 所述第一伺服驱动器(5-1)的信号输出端II (5d)与所述第二伺服电机(4)相连。
专利摘要一种双变量闭式泵控电液位置伺服系统，包括双向变量泵和两个伺服电机，其中第一伺服电机通过联轴器与所述双向变量泵主轴连接，第二伺服电机与所述双向变量泵的变量机构连接，所述双向变量泵通过闭式辅助油路与活塞缸相连，所述活塞缸通过拉杆式位移传感器与计算机控制模块连接，所述计算机控制模块通过两个伺服驱动器分别与所述第一伺服电机和第二伺服电机连接。本实用新型通过两个伺服电机分别调节双向变量泵的主轴转速、转矩及变量机构，实现了变排量、变转速双变量控制，保证了低速稳定性和响应快速性，而且双向变量泵输出流量与负载之间可实现最佳功率匹配，省略了压力、流量和方向控制阀，具有节能环保、成本低等优点。
文档编号F15B21/08GK202789874SQ20122039088
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者郑建明, 袁启龙, 李言, 章小林, 高岗 申请人:西安理工大学