泵控伺服液压驱动系统动态性能分析及试验研究

　　1 引言

　　基于交流伺服电机-定量泵的泵控式电液伺服系统是交流伺服驱动技术和液压技术相结合的产物。这种电液伺服系统的工作原理为用交流伺服电机驱动定量泵，通过控制伺服电机的转速和扭矩等参数来改变定量泵的输出流量和压力，最终控制液压元件的输出。该系统具备伺服电机控制的灵活性和液压出力大的双重优点，而且与传统阀控电液伺服系统相比，抗污染能力强、节能、高效、小型集成化、环保、操作方便、制造成本低，目前已经应用在多个领域中并取得了很大的经济效益^[1]。但该系统动态特性不够好的问题使其应用场合受到限制^[2]，因此，对泵控式电液伺服系统动态性能进行研究具有重要意义。本文在建立泵控式容积控制电液伺服系统数学模型的基础上，通过计算机仿真与试验研究，对该系统动态性能进行分析并提出提高系统动态性能的措施。

　　2 泵控式伺服液压系统的组成、工作原理及特点

　　2. 1 泵控伺服液压系统组成

　　如图1 所示，泵控式电液伺服系统主要由3 部分组成^[3]: 计算机控制部分、电动机伺服调速部分及液压动力机构。

　　2. 2 泵控伺服液压系统工作原理

　　计算机控制部分: 油缸的活塞杆接有位移传感器，计算机控制部分主要对位移传感器的采集信号进行信号处理，由系统主控制器比较处理后，经D/A 数模转换为电压信号输出到伺服控制器。

　　电动机伺服调速部分: 通过设置伺服电机驱动器具体参数，可以改变伺服电机正反转、运动速度、加减速度时间。

　　液压动力机构: 本系统液压动力部分采用定量泵，交流伺服电机驱动液压缸或者液压马达，这样就可以通过驱动伺服电动机，来控制液压缸活塞杆的运动，从而控制负载。

　　2. 3 阀控与泵控两种电液伺服系统特点

　　为直观说明泵控伺服液压系统的特点，现将两种电液系统列表对比^[4]( 见表1) 。

　　从表1 中不难看出，传统阀控系统在频率响应方面有着明显优势，但在实际工业应用中，2 ～5 Hz 的频响则完全可以满足大多数伺服系统要求。泵控系统在负载较为稳定的场合，通过对控制参数的合理调整，也可以实现较高控制精度。然而在其它方面，阀控系统有其固有缺陷: 伺服阀对油液污染特别敏感、系统需要油泵提供恒压油源、伺服阀提供的负载压力最大只有油源压力的2/3、系统效率低，使系统液压油温度升高，从而系统需一套冷却装置^[5]。泵控系统具有节能效果显著，有效降低生产成本、寿命长和可靠性高、电动机与执行元件的液压缸可做到较为理想的功率匹配、操作安装简单等优点。但是泵控系统动态性不高，所以有必要研究这类系统动态特性，以寻求解决措施。