一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统及控制方法及使用方法，属于磁流变液电液控制系统领域。其中，大功率传动电液控制系统分为装置部分和控制部分；装置部分由增压式大功率磁流变传动装置、液压油缸和大功率拖动电机组成，其中，增压式大功率磁流变传动装置内部空隙部分充有磁流变介质，在其外部绕有磁电线圈；大功率拖动电机和液压油缸分别对接增压式大功率磁流变传动装置的左右两侧；控制部分由主控制器，DSP数据处理器以及辅助增压控制器组成。本发明增强了磁流变液的固化强度，提高其传动性能同时，实现了对磁流变液固化强度的伺服可控，并确保了磁流变液传动系统的伺服控制性能。
【专利说明】一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电液控制系统及其控制方法，尤其是一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统及其控制方法，属于磁流变液电液控制系统领域。
【背景技术】
[0002]磁流变液是目前最具有潜力的智能材料之一，在外加磁场的情况下，可以将流变性能良好的液体形态，在毫秒级的时间内变成类似固态的材料，而一旦磁场失去作用，又将恢复至液态，在软启动，抗震以及无级变速领域都有所应用。
[0003]目前，大多数对磁流变液的研究多单纯的依赖于增加外加磁场强度，以提高磁流变液的固化强度，然而，磁流变液具有磁饱和现象，一旦达到饱和点，磁流变液的固化强度将不再按电磁场强度的增加而增加，导致了磁流变液向大功率传动发展过程极其缓慢；此夕卜，对于磁流变液，为了能够向大功率发展，一套能够控制磁流变液固化强度的控制系统必不可少，然而目前对于大功率传动的磁流变液控制系统研究还极为匮乏，还没有较好的解决方案。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统及控制方法，增强磁流变液的固化强度，提高其传动性能同时，实现对磁流变液固化强度的伺服可控，并确保磁流变液传动系统的伺服控制性能。
[0005]其中，本发明包括一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，分为装置部分和控制部分；装置部分由增压式大功率磁流变传动装置、液压油缸和大功率拖动电机组成，其中，增压式大功率磁流变传动装置内部空隙部分充有磁流变介质，在其外部绕有磁电线圈；大功率拖动电机和液压油缸分别对接增压式大功率磁流变传动装置的左右两侧；控制部分由主控制器，DSP数据处理器以及辅助增压控制器组成；其中，DSP数据处理器与主控制器电信号连接；同时分别通过电流-电压转化器与大功率拖动电机电信号连接，通过设置在磁电线圈上的压力传感器与增压式大功率磁流变传动装置电信号连接。所述的辅助增压控制器分别与液压油缸和主控制器电信号连接。
[0006]进一步，主控制器包括MCU控制器、A/D转换器以及D/A转换器；其中，MCU控制器主要用于逻辑功能的控制，A/D转换器与D/A转换器主要用于对MCU控制器采集液压数据和控制辅助增压控制器。
[0007]进一步，DSP数据处理器包括DSP处理器、电流输出调节模块、压力输出调节模块以及相应的A/D转换器与D/A转换器；其中，DSP处理器用于完成对大数据的实时处理，并将处理完成的数据递交给所述主控制器以备控制使用，电流输出调节控制模块能够将电机的电流信号以电压的方式进行采集，同时可产生逼近于实际的电流控制曲线的参考电流曲线，将数据交由DSP处理；压力输出调节模块能够将所述的增压式大功率磁流变传动装置内部压力进行采集，同时可产生逼近于实际的压力控制曲线的参考压力控制曲线，并将数据交由DSP处理。
[0008]进一步，辅助增压控制器包括压力采集模块和电液伺服阀；其中，压力采集模块用于采集液压油缸的实时压力信号电液伺服阀用于以改变电磁阀的开合程度；
根据上述内容提到的一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，其具体的控制方法如下:
(1)控制系统经过电流-电压转换器与压力传感器，分别对大功率拖动电机的电流与磁流变介质的压力进行数据采集，并分别传输至系统的电流输出调节模块与压力输出调节模块；
(2)DSP处理器将分别对电流输出调节模块与压力输出调节模块进行处理，最终得到参考电流输出值与参考压力输出值；
(3)DSP处理器经由数据总线将参考电流输出值与参考压力输出值传送至MCU控制器；
(4)MCU控制器根据参考电流输出值给磁电线圈施加给定的电流值以产生相应的电磁量，以改变磁流变介质的固化强度；
(5)MCU控制器同时还将根据参考压力输出值对辅助增压控制器的电液伺服阀施加控制指令，以改变电磁阀的开合程度，以以改变液压油缸的进液流量，进而以改变液压油缸施加给增压式大功率传动装置的压力；
(6)MCU控制器还将不断采集来自于辅助增压控制器的压力采集模块，得到液压油缸的实时压力信号。由于液压的滞后性，DSP处理器所处理提到的参考压力值与实际压力输出值会存在误差，MCU控制器将参考压力输出与实际压力输出经过所述压力比较器得到反馈量，对参考压力输出进行修正，以改变液压油缸施加的压力值，辅助增加增压式大功率磁流变传动装置的传动能力。
[0009]结合上述的装置和方法，对比传统的技术，本发明通过控制器给磁电线圈增大给定的电流值以产生相应的电磁量，从而增强磁流变介质的固化强度；MCU控制器将参考压力输出与实际压力输出经过所述压力比较器得到反馈量，对参考压力输出进行修正，以以改变液压油缸施加的压力值，辅助增加增压式大功率磁流变传动装置(I)的传动能力；从而增加了固态磁流变介质的剪切屈服应力，以提高其传动能力。
[0010]在上结构的基础上，辅助增压控制器包括压力采集模块和电液伺服阀，通过电液伺服阀实现了对磁流变液固化强度的伺服可控，同时，电液伺服阀由MCU控制器参考压力输出值进行控制，确保了磁流变液传动系统的伺服控制性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的系统总成图；
图2是本发明系统控制流程示意图。
[0012]图中:1、压式大功率磁流变传动装置；2、磁电线圈；3、磁流变介质；4、液压油缸；
5、大功率拖动电机。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0014]如图1所不,一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统,分为装置部分和控制部分；装置部分由增压式大功率磁流变传动装置1、液压油缸4和大功率拖动电机5组成，其中，增压式大功率磁流变传动装置I内部空隙部分充有磁流变介质3，在其外部绕有磁电线圈2 ;大功率拖动电机5和液压油缸4分别对接增压式大功率磁流变传动装置I的左右两侧；控制部分由主控制器，DSP数据处理器以及辅助增压控制器组成；其中，DSP数据处理器与主控制器电信号连接；同时分别通过电流-电压转化器与大功率拖动电机5电信号连接，通过设置在磁电线圈2上的压力传感器与增压式大功率磁流变传动装置I电信号连接。辅助增压控制器分别与液压油缸4和主控制器电信号连接。
[0015]作为本发明优选的方式，主控制器包括MCU控制器、A/D转换器以及D/A转换器；其中，MCU控制器主要用于逻辑功能的控制，A/D转换器与D/A转换器主要用于对MCU控制器采集液压数据和控制辅助增压控制器。
[0016]作为本发明优选的方式，DSP数据处理器包括DSP处理器、电流输出调节模块、压力输出调节模块以及相应的A/D转换器与D/A转换器；其中，DSP处理器用于完成对大数据的实时处理，并将处理完成的数据递交给所述主控制器以备控制使用，电流输出调节控制模块能够将电机的电流信号以电压的方式进行采集，同时可产生逼近于实际的电流控制曲线的参考电流曲线，将数据交由DSP处理；压力输出调节模块能够将增压式大功率磁流变传动装置内部压力进行采集，同时可产生逼近于实际的压力控制曲线的参考压力控制曲线，并将数据交由DSP处理。
[0017]作为本发明优选的方式，辅助增压控制器包括压力采集模块和电液伺服阀；其中，压力采集模块用于采集液压油缸的实时压力信号电液伺服阀用于以改变电磁阀的开合程度。
[0018]上述结构的控制方法如下:
(1)控制系统经过电流-电压转换器与压力传感器，分别对大功率拖动电机5的电流与磁流变介质3的压力进行数据采集，并分别传输至系统的电流输出调节模块与压力输出调节模块；
(2)DSP处理器将分别对电流输出调节模块与压力输出调节模块进行处理，最终得到参考电流输出值与参考压力输出值；
(3)DSP处理器经由数据总线将参考电流输出值与参考压力输出值传送至MCU控制器；
(4)MCU控制器根据参考电流输出值给磁电线圈施加给定的电流值以产生相应的电磁量，以以改变磁流变介质3的固化强度；
(5)MCU控制器同时还将根据参考压力输出值对辅助增压控制器的电液伺服阀施加控制指令，以改变电磁阀的开合程度，以以改变液压油缸4的进液流量，进而以改变液压油缸4施加给增压式大功率传动装置I的压力；
(6)MCU控制器还将不断采集来自于辅助增压控制器的压力采集模块，得到液压油缸4的实时压力信号；由于液压的滞后性，DSP处理器所处理提到的参考压力值与实际压力输出值会存在误差，MCU控制器将参考压力输出与实际压力输出经过所述压力比较器得到反馈量，对参考压力输出进行修正，以以改变液压油缸施加的压力值，辅助增加增压式大功率磁流变传动装置I的传动能力；
综上所述，本发明通过控制器给磁电线圈增大给定的电流值以产生相应的电磁量，从而增强磁流变介质的固化强度；MCU控制器将参考压力输出与实际压力输出经过所述压力比较器得到反馈量，对参考压力输出进行修正，以以改变液压油缸施加的压力值，辅助增加增压式大功率磁流变传动装置(I)的传动能力；从而增加了固态磁流变介质的剪切屈服应力，以提高其传动能力。在上结构的基础上，辅助增压控制器包括压力采集模块和电液伺服阀，通过电液伺服阀实现了对磁流变液固化强度的伺服可控，同时，电液伺服阀由MCU控制器参考压力输出值进行控制，确保了磁流变液传动系统的伺服控制性能。
【权利要求】
1.一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，其特征在于，分为装置部分和控制部分； 所述的装置部分由增压式大功率磁流变传动装置(I)、液压油缸(4)和大功率拖动电机(5 )组成，其中，增压式大功率磁流变传动装置(I)内部空隙部分充有磁流变介质(3 )，在其外部绕有磁电线圈(2);大功率拖动电机(5)和液压油缸(4)分别对接增压式大功率磁流变传动装置(I)的左右两侧； 所述的控制部分由主控制器，DSP数据处理器以及辅助增压控制器组成；其中，DSP数据处理器与主控制器电信号连接；同时分别通过电流-电压转化器与大功率拖动电机(5)电信号连接，通过设置在磁电线圈(2)上的压力传感器与增压式大功率磁流变传动装置(O电信号连接；所述的辅助增压控制器分别与液压油缸(4)和主控制器电信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，其特征在于，所述的主控制器包括MCU控制器、A/D转换器以及D/A转换器；其中，MCU控制器主要用于逻辑功能的控制，A/D转换器与D/A转换器主要用于对MCU控制器采集液压数据和控制辅助增压控制器。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，其特征在于，所述的DSP数据处理器包括DSP处理器、电流输出调节模块、压力输出调节模块以及相应的A/D转换器与D/A转换器；其中，DSP处理器用于完成对大数据的实时处理，并将处理完成的数据递交给所述主控制器以备控制使用，电流输出调节控制模块能够将电机的电流信号以电压的方式进行采集，同时可产生逼近于实际的电流控制曲线的参考电流曲线，将数据交由DSP处理； 压力输出调节模块能够将所述的增压式大功率磁流变传动装置内部压力进行采集，同时可产生逼近于实际的压力控制曲线的参考压力控制曲线，并将数据交由DSP处理。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统，其特征在于，所述的辅助增压控制器包括压力采集模块和电液伺服阀；其中，压力采集模块用于采集液压油缸的实时压力信号电液伺服阀用于以改变电磁阀的开合程度。
5.利要求I到4所述的一种基于磁流变液的大功率传动电液控制系统,其控制方法如下: (1)控制系统经过电流-电压转换器与压力传感器，分别对大功率拖动电机(5)的电流与磁流变介质(3)的压力进行数据采集，并分别传输至系统的电流输出调节模块与压力输出调节模块； (2)DSP处理器将分别对电流输出调节模块与压力输出调节模块进行处理，最终得到参考电流输出值与参考压力输出值； (3)DSP处理器经由数据总线将参考电流输出值与参考压力输出值传送至MCU控制器； (4)MCU控制器根据参考电流输出值给磁电线圈施加给定的电流值以产生相应的电磁量，以以改变磁流变介质(3)的固化强度； (5)MCU控制器同时还将根据参考压力输出值对辅助增压控制器的电液伺服阀施加控制指令，以改变电磁阀的开合程度，以以改变液压油缸(4)的进液流量，进而以改变液压油缸(4)施加给增压式大功率传动装置(I)的压力； (6)MCU控制器还将不断采集来自于辅助增压控制器的压力采集模块，得到液压油缸(4)的实时压力信号；由于液压的滞后性，DSP处理器所处理提到的参考压力值与实际压力输出值会存在误差，MCU控制器将参考压力输出与实际压力输出经过所述压力比较器得到反馈量，对参考压力输出进行修正，以以改变液压油缸施加的压力值，辅助增加增压式大功率磁流变传动装置( I)的传动能力。
【文档编号】F16H43/00GK104006129SQ201410224340
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】刘新华, 张霖, 王冬冬, 李生鹏, 王忠宾, 陈小虎, 郑显华, 王利锋, 陈庆庆, 路和 申请人:中国矿业大学