液压伺服控制技术在校直机上的设计和实现

　　1　引　言

　　校直机是集机械、气动、自动控制和嵌入式系统等多项技术为一体的自动化检测加工设备。主要由主机、测量和定位装置、伺服加载机构、电控系统及嵌入式控制系统等部分组成。国际上,有意大利、德国、日本和美国等几个国家生产全自动精密液压校直机,如德国MAE公司、意大利GALDABINI公司、美国的Eitel公司以及日本国际计测器公司等。国外生产的校直机都有很高的技术水准,在控制方面大都采用了伺服控制技术,使高速往复运动的压头保持非常高的定位精度,提高了效率。

　　随着校直机产品的发展,国内研发的校直机产品已经形成序列化、批量化生产。但是从产品整体技术水平上与国际先进水平还有很大差距,尤其是在校直机的伺服控制技术上与国外产品还有很大差距。为了提高国内校直机产品的市场竞争力,迫切需要提高校直机的工作效率,也还要在液压伺服控制等方面作进一步提升,以满足市场需要。

　　原有国产校直机压头移动是采用开环控制原理:即通过控制换向阀,使压头上下移动,优点是控制简单,缺点是定位精度很差,过冲或不到位严重,特别是在校直工件时,不受控的过冲可能压断比较脆的工件,造成严重后果。

　　长春试验机研究所有限公司在30吨液压校直机上首次采用液压伺服控制技术,实现了在高速移动过程中对压头位移的高精度控制,彻底解决了压头定位不准的问题,同时提高了压头移动速度,提高了校直机的工作效率。

　　2　系统构成和液压伺服控制技术设计原理

　　2·1　系统构成

　　伺服控制技术是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制技术。运用该技术构成的系统———进给控制伺服系统是一个典型的机电一体化系统,主要由以下几个部分组成(如图1所示):位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(比例阀)、检测与反馈单元和机械执行部件。

　　(1)校直机系统的电气部分采用拉线式光电编码器作为位移反馈,采用PCI总线的伺服控制卡进行D/A控制和光电编码器的四倍频和计数采集,IO卡和PLC控制器一起组成了对校直机气缸和I/O点的采集和控制,A/D卡负责对校直机差动变压器的数据采集。

　　软件分三个部分,用户试验程序用于校直机界面部分控制,参数和控制软件用于设置参数,底层控制程序用于采用增量式PID伺服控制技术对位移进行伺服控制。(如图1所示)

　　(2)校直机系统的机械部分采用比例伺服阀进行油路流量控制(如图2所示)

　　2·2　伺服工作原理

　　(1)闭环伺服控制系统