一種大流量插裝式三位四通電液伺服閥及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體傳動(dòng)及控制領(lǐng)域，更具體的，涉及一種大流量插裝式三位四通電液伺服閥及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電液伺服系統(tǒng)由于其輸出功率大、控制精度高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。隨著電液伺服系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)電液伺服系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。而電液伺服閥作為電液伺服系統(tǒng)中電氣單元和液壓?jiǎn)卧倪B接樞紐，是系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制元件，對(duì)其要求也相應(yīng)越來(lái)越高。在大型液壓阻尼器高頻電液加載試驗(yàn)臺(tái)中，要求伺服系統(tǒng)輸出力較大且具有較高頻率；為滿足該要求，需要電液伺服閥同時(shí)滿足高壓、大流量及高頻響等技術(shù)要求。而現(xiàn)有的電液伺服閥隨著流量的增加，頻率響應(yīng)會(huì)相應(yīng)降低，難以同時(shí)滿足大流量及高頻響的技術(shù)要求。
[0003]為提高電液伺服閥的流量及頻響，現(xiàn)有技術(shù)是采用高性能的電一機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置或先導(dǎo)級(jí)放大的方法；實(shí)踐表明，無(wú)論采用何種先進(jìn)的電一機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置，都難以實(shí)現(xiàn)2000L/min以上的流量。在面對(duì)大流量需求時(shí)，需米用先導(dǎo)級(jí)放大的方案即先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)主閥的結(jié)構(gòu)形式；而現(xiàn)有的具有三位四通功能的大流量電液伺服閥，多為三級(jí)伺服閥，主閥閥芯采用滑閥結(jié)構(gòu)，具有線性度好，流量增益高等優(yōu)點(diǎn)，但由于滑閥通流能力及結(jié)構(gòu)特性的限制，難以實(shí)現(xiàn)大流量(2000L/min以上)高頻響的性能需求。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)大流量，現(xiàn)有技術(shù)里，大流量插裝式二通伺服閥的主閥采用插裝式錐閥，但該類(lèi)伺服閥只具有二位二通的功能，不能實(shí)現(xiàn)三位四通，因此其應(yīng)用范圍較窄，面對(duì)大多數(shù)電液伺服系統(tǒng)，特別是類(lèi)似大型阻尼器電液加載試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，無(wú)法滿足需求。
[0005]因此，對(duì)于具有三位四通功能的大流量電液伺服閥，且同時(shí)滿足大流量與高頻響需求，是流體控制領(lǐng)域的迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種大流量插裝式三位四通電液伺服閥及其控制方法，其目的在于解決現(xiàn)有的電液伺服閥隨著流量的增加，頻率響應(yīng)降低的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種大流量插裝式三位四通電液伺服閥，包括控制單元和四個(gè)插裝式二通伺服閥；
[0008]控制單元的四個(gè)信號(hào)輸出口分別與四個(gè)插裝式二通伺服閥的控制信號(hào)輸入口相連接；控制單元的四個(gè)反饋信號(hào)輸入口分別與四個(gè)插裝式二通伺服閥的閥芯位移信號(hào)輸出口相連接；
[0009]四個(gè)插裝式二通伺服閥兩兩串聯(lián)，一個(gè)閥的出油口與另一個(gè)閥的進(jìn)油口相連接，形成兩組串聯(lián)雙閥；具體的，第一插裝式二通伺服閥的出油口與第二插裝式二通伺服閥的進(jìn)油口相連接，形成第一串聯(lián)雙閥；
[0010]第三插裝式二通伺服閥的出油口與第四插裝式二通伺服閥的進(jìn)油口相連接，形成第二串聯(lián)雙閥；
[0011]兩組串聯(lián)雙閥的出油口均用于與油箱相連接，進(jìn)油口均用于與液壓油源相連接，相當(dāng)于兩組串聯(lián)雙閥并聯(lián)，構(gòu)成橋式回路，形成具有三位四通功能的大流量插裝式電液伺服閥；
[0012]四個(gè)插裝式二通伺服閥在控制單元的控制下，通過(guò)調(diào)整各閥口開(kāi)度的來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)油液流向及油液流量的調(diào)整；上述四個(gè)插裝式二通伺服閥的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)及控制，實(shí)現(xiàn)大流量與高頻響。
[0013]優(yōu)選地，一個(gè)插裝式二通伺服閥包括先導(dǎo)閥和插裝式主閥，由先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)插裝式主閥閥芯運(yùn)動(dòng)；
[0014]先導(dǎo)閥采用小流量高頻響的電液伺服閥；插裝式主閥采用主動(dòng)控制插裝式錐閥，其閥芯采用中空結(jié)構(gòu)，閥芯上下端相連通，壓力相等，受力平衡，同時(shí)閥芯帶有位移傳感器;
[0015]先導(dǎo)閥的第一工作油口與插裝式主閥控制腔的上腔連接，第二工作油口與插裝式主閥控制腔的下腔連接；先導(dǎo)閥的控制信號(hào)輸入端作為插裝式二通伺服閥的控制信號(hào)輸入口 ；插裝式主閥的位移傳感器的位移電信號(hào)輸出口作為插裝式二通伺服閥的閥芯位移信號(hào)輸出口 ；插裝式主閥的進(jìn)油口作為插裝式二通伺服閥的進(jìn)油口，插裝式主閥的出油口作為插裝式二通伺服閥的出油口。
[0016]當(dāng)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的四個(gè)插裝式二通伺服閥均保持關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，實(shí)現(xiàn)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的中位機(jī)能，即O型機(jī)能；
[0017]當(dāng)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的第一串聯(lián)雙閥中，與液壓油源相連接的插裝式二通伺服閥開(kāi)啟及運(yùn)動(dòng)，與油箱相連接的插裝式二通伺服閥保持關(guān)閉；且第二串聯(lián)雙閥中，與油箱相連接的插裝式二通伺服閥開(kāi)啟及運(yùn)動(dòng)，與液壓油源相連接的插裝式二通伺服閥保持關(guān)閉；且兩個(gè)開(kāi)啟的插裝式二通伺服閥保持同步；從而實(shí)現(xiàn)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的左位機(jī)能；
[0018]當(dāng)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的第一串聯(lián)雙閥中，與液壓油源相連接的插裝式二通伺服閥保持關(guān)閉，與油箱相連接的插裝式二通伺服閥開(kāi)啟及運(yùn)動(dòng)；且第二串聯(lián)雙閥中，與油箱相連接的插裝式二通伺服閥保持關(guān)閉，與液壓油源相連接的插裝式二通伺服閥開(kāi)啟及運(yùn)動(dòng)；且兩個(gè)開(kāi)啟的插裝式二通伺服閥保持同步；從而實(shí)現(xiàn)大流量插裝式三位四通電液伺服閥的右位功能。
[0019]為實(shí)現(xiàn)大流量插裝式電液伺服閥的三位四通功能，需要兩個(gè)插裝式二通伺服閥同步開(kāi)啟及運(yùn)動(dòng)；為保證雙閥具有較好的同步性，在選取元件時(shí)盡量保證元件之間的差異性較??；同時(shí)在工作時(shí)保證雙閥有著相近的工況。
[0020]但在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程中，液壓系統(tǒng)泄漏、元器件制造誤差及控制元件的性能差異等眾多非線性因素，導(dǎo)致兩個(gè)串聯(lián)插裝式二通伺服閥響應(yīng)不同步，即雙閥的非同步一定存在，雙閥同步性難以保證；
[0021]如果兩個(gè)串聯(lián)插裝式二通伺服閥不能具有較好的同步性，即一個(gè)閥響應(yīng)較快，另一個(gè)閥響應(yīng)較慢，則響應(yīng)較慢的閥經(jīng)影響整個(gè)大流量插裝式電液伺服閥的性能；由于響應(yīng)較慢的閥使得響應(yīng)較快的閥無(wú)法發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，從而使得整個(gè)大流量插裝式電液伺服閥響應(yīng)變慢，性能變差；因此兩個(gè)插裝式二通伺服閥的同步性對(duì)于整個(gè)大流量插裝式電液伺服閥的性能有著較大的影響。
[0022]因此，按照本發(fā)明的另一方面，提供了上述流量插裝式三位四通電液伺服閥的控制方法，包括單一插裝式二通伺服閥的閥芯位移閉環(huán)控制，以及為實(shí)現(xiàn)三位四通功能，多個(gè)插裝式二通伺服閥的協(xié)同同步控制；
[0023]單一插裝式二通伺服閥的控制方法實(shí)現(xiàn)單一插裝式二通伺服閥的精確控制且保證其具有較高的頻響；多個(gè)插裝式二通伺服閥的協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)其三位四通功能且保證大流量插裝式電液伺服閥具有較好的性能；通過(guò)兩者之間的有效結(jié)合，完成大流量插裝式電液伺服閥的整體控制，使其具有三位四通功能，且具有較好的響應(yīng)性能。
[0024]其中，單一插裝式二通伺服閥的閥芯位移閉環(huán)控制方法具體如下:
[0025]a、通過(guò)閥芯位置控制信號(hào)，控制先導(dǎo)閥閥芯運(yùn)動(dòng)，使得先導(dǎo)閥的閥口開(kāi)度變化，使得先導(dǎo)閥的輸出流量發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)插裝式主閥閥芯運(yùn)動(dòng)；
[0026]b、獲取主閥閥芯的位移信號(hào)，并將所述閥芯位置控制信號(hào)與閥芯的位移信號(hào)對(duì)比，獲取閥芯位移的誤差；
[0027]C、將閥芯位移誤差通過(guò)校正，獲取閥芯位置控制信號(hào)校正值；
[0028]d、通過(guò)所述閥芯位置控制信號(hào)校正值，控制先導(dǎo)閥閥芯運(yùn)動(dòng)，調(diào)整先導(dǎo)閥的閥口開(kāi)度大小，以調(diào)整先導(dǎo)閥的輸出流量，以驅(qū)動(dòng)插裝式主閥閥芯運(yùn)動(dòng)；
[0029]按照上述a?d步驟循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)插裝式二通伺服閥閥芯位移的閉環(huán)控制。
[0030]優(yōu)選的，對(duì)四個(gè)插裝式二通伺服閥的協(xié)同同步控制方法具體如下: