液压传动系统是可以实现高性能液压定位控制的。经过精密设计的闭环控制液压执行机构可以对重型载荷进行精度优于0.01mm的定位。快速,精准的定位需要选择一款针对液压驱动设计的控制器例如非常易于掌握的RMC系列控制器。它是美国DELTA计算机系统有限公司生产的(www.deltamotion.com). 除此之外正确设计的液压系统同样重要。本文简明列出了高性能闭环液压控制系统设计中那些是正确的设计那些是错误的设计。
正确的设计:
使用伺服阀或比例伺服阀,零遮盖,控制输入指令与流量输出呈线性关系。对比:错误2
安装阀在油缸的末端或者上端。这将使得积存在阀与油缸活塞之间油路中的油量最少
对比错误1
使用蓄能器并尽可能将其安装在离伺服阀近的地方。蓄能器的容积应该是液压油体积变化量的十倍以上
将蓄能器预充到系统压力的80%。在蓄能器中不能有效使用的油将降低蓄能器的效果。氮气囊应该尽可能的大,还要保证足够的液压油在蓄能器中。
液压油源泵的流量应该是系统所需的平均流量加上10%的余度。使用了蓄能器后就没有必要再按系统的峰值流量来选择油源泵流量。
使用足够承压能力的管路,同时回程油路应该尽可能减少使用45度或90度角接头的数量。
需要选择足够流量的伺服阀以保证系统可以按设定的加速度进行加速并实现最大速度。请注意在高流量状态下经过阀产生的压力损失加大,这时油缸两个腔的压差会减小从而影响了系统的加速度能力。
液压闭环控制所需要的很多参数,传感器信号和算法在普通的伺服电机运动控制器里是找不到的。DELTA的RMC运动控制器集成了这些功能所以它除了适合电机控制,气动控制还可以完成高性能液压回路的闭环控制。
在液压油缸内部安装磁致伸缩线性位移传感器(MDT 或LDT)。市场上可以订购内置MDT磁尺的油缸。MDT磁尺可以是开始/结束信号,PWM, SSI,模拟量信号输出。(模拟信号输出的传感器不适合高性能的运动控制,因为它的信号容易被干扰,这样会大大降低系统的分辨率。
错误的设计:
伺服阀和油缸之间的管路一定不能采用柔性管路。这非常重要。因为软管会导致系统优化时非常困难,也降低了闭环控制的效果。对比正确的事项2
不要使用带遮盖阀芯的伺服阀。这也很重要。对比正确的做法1.带遮盖阀芯当从一端滑向另一端在换向时系统就暂停一下并发出砰的响声。这使得系统优化很困难。系统零速附近的性能变差。零遮盖的伺服阀在系统换向时才可实现平滑切换。
尽量避免选择单独的伺服阀放大器因为你需要先将伺服阀放大器进行优化。很多阀可以集成放大器在阀体上,这样的放大器在出厂时已经与阀同时调整到最佳状态,可以直接使用。
不要将伺服阀放大板到伺服阀的大电流脉宽调制信号线与位置反馈的信号线走在一起。这会对反馈信号产生干扰。
有些工程师担心闭环控制的效果,他会将两种不同的阀放在油路中,一种是开环控制,一种是闭环控制并通过管路进行切换。这样会使得系统变得复杂,需要更多的安装管路,控制编程和维修困难。其实采用DELTA的控制器进行闭环控制是件轻松的事情。美国DELTA网站提供在线的培训课程,借此您可以更深入地了解液压闭环运动控制器。
不要使用平衡阀。这会与闭环运动控制器产出冲突。假如需要将垂直负载锁定避免滑落,采用在油缸和伺服阀之间加截止阀的做法。关闭这个阀以使负载停止运动。需要闭环控制时将其打开。
翻译:北京市思路盛自动化系统集成有限公司 孙涛 www.deltamotion.com www.slsheng.com.cn
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