液压同步控制系统的综述

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1、液压同步控制系统的综述摘要：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：液压控制系统 简介 分类 发展中图分类号:TH 137 文献标识码:A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

2、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

3、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差，系统

4、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：相对误差：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

5、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 （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

6、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。 （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

7、)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

8、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

9、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，而目前比较先进的控制算法由于需要

10、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

11、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 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: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2005。4刘忠伟,液压同步控制系统及其在巨型水压机上的应用,2007,(1)：7-10。5高艳红，液压同步控制系统及其应用，2015（22）：253。6任大林,液压同步控制系统控制方法及应用研究,2009,3。