高速开关阀直控式闭环液压同步系统

　　同步控制的核心目标是保持各执行元件间运动(位移、速度等)的一致性，可供选择的闭环控制策略有“同等”及“主从”两种方式。“同等”方式是指多个执行元 件共同跟踪预先设定的理想输出的驱动形式;而“从”方式是指多个需要同步的执行元件以其中一个的输出为理想输出，其余执行元件跟踪这一选定的理想输出而达 到同步的驱动形式。两种控制策略的侧重不同。相比而言，“主从”方式更侧重于执行元件之间运动的同步，而不强调对同步过程中运动规律的把握和限制，因此同 步的实施相对简单，适合大多数有同步要求的场合。

　　1适用于小流量的同步回路

　　一般来说，单个高速开关阀的通流能力有限(小于10 L/min，不能直接用于功率较大的场合。但对于负载不大的小型系统而言，却恰恰能发挥其响应快、精度高且成本低的优势，从而有效弥补伺服阀和比例阀的不足。

　　图1所表示的是基于“主从”方式控制策略的高速开关阀液压同步控制系统的基本结构图。系统的执行器为单出式液压缸，高速开关阀为常闭式的二位二通阀。考虑 到高速开关阀所能承受的压力限制，油路采用出口节流的控制方式。图中系统将工况设定为活塞杆伸出，即只对活塞杆右移有同步的要求;如果回程亦有同步要求， 只需将无杆腔的油路参照有杆腔的布置镜像即可。同时，为方便控制，系统采用了主从回路对称的结构形式，此举不仅有利于同步精度的提高，而且可使从回路的数 量不受限制，从而拓宽该方案的适用范围。

　　该系统的工作原理为:根据系统对执行器速度的要求，控制器首先对主从两回路的高速开关阀输出一个相同的调制率D。(又叫占空比)，从而限制液压缸出口流 量，系统稳定后，活塞杆以一定的速度伸出。如果主回路和从回路因负载不一致等因素造成系统不能同步，布置在两活塞杆上的位移传感器3,4所传出的电信号经 比较后送入回路的控制器，控制器据此调整高速开关阀2的调制率，加大或缩小从回路的通流量，以实现两回路同步。

　　2针对有大流量要求的改进回路

　　对于有大流量要求的同步回路，如果单个高速开关阀的通流能力不能满足要求，则可采用几个高速开关阀并联的方法予以解决。可供参考的方案如下。

　　(1)脉码调制方式(PCM

　　脉码调制方式(PCM)是指把控制信号以二进制的形式输出，去控制一组开关阀[3]，如图2所示。图中只画出了高速开关阀的组合部分，其它外围结构同图 1。为了实现输出流量成比例变化，将每个高速开关阀的调制率D设置成一个固定的等差或等比数列，如D,:Dz :  D3 :  D4 -1:  2 :  3 :  4，综合节流口的面积即为各开关阀节流口的面积之和。通过设定基准开关阀的调制率，并用二进制信号控制各开关阀的启闭，便可实现对油路流量的比例调节。 即，需大流量时，多个阀同时工作;系统处于稳态，只需要小流量来补偿泄漏的影响时，则可开启其中的小流量阀以满足要求。