液压同步控制系统的综述

精品文档 1欢迎下载 液压同步控制系统的综述 摘要 摘要 摘要 随着近代科学技术的发展 机械制造行业的标 准也逐渐提高 目前液压行业中经常要求两个元部件同步 调的工作已满足加工的需求 但是在机械部件的运动中由 于摩擦力 部件本身的精度或者形状都不会完全一样 因 此 就可能会存在着一些难以避免的误差 在实际过程中 要消除这些误差就必须通过采取特定的方法加以控制才能 够使两个部件的运动状态处于同一步调上 本文简要阐述 液压同步控制的原理以及分类及发展 说明液压同步控制 系统在实际工作中的应用 关键词 关键词 液压控制系统 简介 分类 发展 中图分类号中图分类号 TH 137 文献标识码 A 引言 引言 随着液压技术在工程领域中的应用日益扩大 大型设 备负载能力增加或因布局的关系需要多个执行元件同时驱 动一个工作部件 同步运动就显得更为突出 同其它方式 相比 液压同步驱动具有结构简单 组成方便 易于实现 自动控制和适宜大功率的场合等特点 但由于液压系统的 泄漏 执行元件等存在的非线性摩擦阻力 控制元件间的 性能差异 各执行元件间负载的差异 系统各组成部分的 精品文档 2欢迎下载 制造误差等因素的影响 将造成多执行机构的同步误差 如果不有效地加以控制并克服这种同步误差 系统将不能 正常工作 由于负载不均衡 摩擦阻力不等 液压缸泄漏量的不 同 空气的混入和制造误差等因素都会影响同步精度 用 刚性构件 可使两液压执行机构建立刚性的运动联系 实 现位置的同步 同步精度取决于机构的刚度 1 如果两液 压执行机构负载差别较大 会因偏载造成活塞和活塞杆卡 死现象 因此需用液压方法来保证同步 液压同步控制原理及概念液压同步控制原理及概念 液压同步回路是实现多个执行元件以相同的位移或相 等的速度运动的液压回路 随着液压技术在工程领域中应 用日益扩大 大型设备负载能力增加或因布局的关系 需 要多个执行元件同时驱动一个工作部件 同步运动就显得 更为突出 同其他同步驱动方式相比 液压同步驱动具有 结构简单 组成方便 易于控制和适宜大功率场合等特点 但由于液压系统的泄露 执行元件等存在的非线性摩擦阻 力 控制元件间的性能差异 各执行元件负载的差异 系 统各组成部分的制造误差等因素的影响 将造成多执行机 构的同步误差 如果不有效地加以控制并克服这种同步误 精品文档 3欢迎下载 差 系统将不能正常工作 衡量同步运动的优劣的指标是同步精度 2 用其位移 的绝对误差 或相对误差 来表示 以两个同步液压缸为例 若两个液压缸运动到端点时形成分别为 SA和 SB 则绝误差 BA SS 相对误差 100 2 BA BA SS SS 由于负载不均衡 摩擦阻力不等 液压缸泄露量不同 空 气的混入和制造误差等因素都会影响同步精度 用刚性的 构件 可使两液压执行机构建立刚性的运动联系 实现位 置的同步 同步精度取决于机构的刚度 如果两液压执行 机构负载差别较大 会因偏载造成活塞和活塞杆卡死现象 因此 需用液压方法来保证运动同步 3 液压同步控制是指设训一种液压系统能够实现两个以 上的运动元件在运行的过程中保持步调的一致 从而提升 系统的各项使用性能 尤其是在机械化水平高速发展的今 天 各种大型机械设备都被使用到制造领域 这些部件不 能再使用原来那种单一执行元件操作的方式 需要由 2 个 以上的执行元件同时进行工作 以相同的运动速度驱动同 一个工作机构进行运动 一直以来 液压同步机构因为结 构比较简单 容易实现自动化而且能够承担大量的负载载 精品文档 4欢迎下载 重 在应用领域操作非常简便 但是液压系统也存在着一 些缺陷容易导致机械部件出现问题 如果这些问题不能有 效解决 那么液压同步控制系统将难以展开正常的工作 控制系统的分类控制系统的分类 1 按输出量是否进行反馈测量分类液压同步控制系 统按输出量是否进行反馈测量可以分为开环液压同步控制 系统和闭环液压同步控制系统 2 按实现的控制任务不同分类液压同步控制系统按 实现的控制任务不同可以分为力液压同步控制系统 速度 液压同步控制系统和位置液压同步控制系统 3 按液压执行元件不同分类液压同步控制系统按液 压执行元件的类型不同可以分为液压缸同步控制系统和液 压马达同步控制系统 按液压执行元件的安装形式与运动方 向不同可以分为卧式液压同步控制系统和立式液压同步控 制系统 按液压缸的形式不同可以分为双作用液压缸同步控 制系统与单作用液压缸同步控制系统 4 按液压执行元件的数量分类液压同步控制系统按 执行元件的数量可以分为双执行机构液压同步控制系统和 多执行机构液压同步控制系统 精品文档 5欢迎下载 5 按液压同步控制元件不同分液压同步控制系统按 液压控制元件不同可以分为机械伺服 比例 阀控制液压同 步控制系统 电液伺服 比例 阀控制液压同步控制系统 数字阀控制液压同步控制系统 伺服 比例 变量泵液压同 步控制系统 6 按控制方式分类液压同步控制系统按液压控制元 件不同可分流量控制液压同步控制系统 容积控制液压同 步控制系统 伺服 比例 控制液压同步控制系统 4 液压同步控制系统的发展液压同步控制系统的发展 液压执行机构的同步在很多机器的构成中占主要位置 例如 装载机 推土机 矿用自卸车的工作装置都是采用双 液压缸同步驱动 大型部件 超大型部件的整体安装与搬移 采用多液压缸同步驱动实现 对采用双液压缸同步的控制 广泛采用液压同步回路 而多缸 多点同步控制则采用自 整角机来完成 作为液压动力源的液压泵是同步控制的主 要对象 对其通常采用负荷传感控制 这些第一代控制方 法简单 实用 可达到一般工业要求 然而 由于随着技术水平的不断提高 对生产加工 以及施工精度的要求不断提高 原有的同步控制方法己不 精品文档 6欢迎下载 能完全满足要求 第二代同步控制方法广泛采用电子控 制 液压先导控制 液压驱动执行的方案 在这些控制中 引入了局部参数反馈 如 速度反馈 位置反馈 负荷反馈 等 通过电子调节单元与预置量进行比较 产生控制输出 调节液压先导阀 结合液压控制回路 实现液压执行机构 的精确同步 随着自动化程度的不断提高 对产品质量和工程质量 进度的要求进一步增加 结合控制的不断完善 产生了第 三代控制方法 这就是由微处理器为主要控制单元的 具 备网络传输与管理的 具有完备协调能力的同步控制 其 特点是充分利用网络能力 对分散的控制驱动单元上的控 制参数进行协调管理 并据此构成整体同步控制模型 在 此基础上采用各种控制算法 针对不同的控制要求 实施 同步控制 速度同步 位置同步 压力同步 复合同步等 例如 大型构件的无模成型 需要同驱动各执行液压缸 首 先按速度同步进行预成型 然后再按位置同步进行第二次 成型处理 最后再按压力同步进行定型处理 从而构成压 力分布均匀的成型准确的大型部件 对于同步控制算法 由于实际项目讲求工程应用 因 此 最普遍采用的算法是最小二乘法 因为从工程应用的 角度看 最小二乘法是最简单 实用的 而目前比较先进 精品文档 7欢迎下载 的控制算法由于需要大量的样本信息 通过进行相应的训 练 学习才能投入实用 这在单一工程应用中是不可以的 另外 从控制的速度及精度看 先进的算法在单一工程应 用中远不及最小二乘法 目前 最有应用发展前景的是神经网络自适应同步控 制算法和神经网络相关学习同步控制算法 神经网络具有 快速逼近非线性多输入多输出复杂系统模型的能力 自适 应具有跟踪调节系统参数变化的能力 二者的有机结合可 以达到对系统机理掌握不完整而系统参数随环境及工况变 化的系统进行控制的目标 而相关学习算法具有极强的抗干 扰能力 可以从随机干扰 噪声信号中提取出被测参数 使系统具备环境适应能力 先进的控制算法在同步控制方 式中得到广泛应用 并可以提高系统的精度与适应能力 从国际国内看 八十年代末开始 制造工厂的控制过程已 从开关型控制向数字型控制转向 进一步将向数字型控制 发展 为同步控制的实际应用提供机遇 5 结论结论 液压同步回路是实现多个执行元件以相同的位移或相 精品文档 8欢迎下载 等的速度运动的液压回路 随着液压技术在工程领域中应 用日益扩大 大型设备负载能力增加或因布局关系 需要 多个执行元件同时驱动一个工作部件 同步运动就显得更 加突出 液压同步控制的种类较多 各有特点 在实际使用时 应根据实际情况选择合适的控制类型 6 参考文献参考文献 1 闻邦春 赵春雨 苏东海 等 机械系统的振动同步与 控制同步 M 北京 科学出版社 2003 Wen B C Zhao C Y Su D H et al Synchronous vibration and control of mechanical system M Beijing Science Publishing House 2003 2 施光林 史维祥 李天石 液压同步闭环控制及其应用 机床与液压 1997 4 3 4 3 刘忠伟主编 液压与气压传动 M 北京 化学工业出版 社