液压同步开环与闭环控制的比较

　　0 前言

　　液压同步回路是指在多缸液压系统中， 使两个或多个液压缸在运动中保持相同的位移（位置同步）或相同的速度（速度同步）的回路。 它在工程中的应用很广泛，例如冶金行业中连铸机的中间罐车液压升降系统，方板坯连铸机的引锭对中和存放[1]，向加热炉中移送钢坯的推钢机； 水电行业中为完成静平衡测试称重而使用同步顶升回路完成水轮机转轮和叶轮的同步顶升[2]；建筑行业用同步提升技术将成千上万吨的建筑物件在地面拼装后，整体提升到预定高度进行安装[3]等。 各个行业采用液压同步技术是因为与其他同步技术相比较，液压同步技术具有结构简单、组成方便，易于控制和适用于大功率场合等特点。

　　液压同步控制主要有开环控制和闭环控制两种形式。

　　1 开环控制及其特点

　　1.1 机械刚性连接实现同步

　　将两个执行液压缸用机械杠杆刚性连接实现位移的同步，如图 1 所示。 该回路简单，不需要其他元件，但同步精度低， 运动平稳性差。 用于各执行件负载差别小，对同步精度要求低的场合。

　　1.2 串联液压缸实现同步

　　如图 2 所示，液压缸Ⅰ与液压缸Ⅱ在油路上串联，液压缸Ⅰ有杆腔的排油进入液压缸Ⅱ的无杆腔， 液压缸Ⅰ有杆腔 A 的有效面积与液压缸Ⅱ无杆腔 B 的有效面积相等。 从理论上讲，液压缸Ⅰ与液压缸Ⅱ可实现向下的同步运动。 但在实际情况下，由于存在负载分配不均衡、两液压缸制造上的误差及液压油的泄漏等原因，均会造成它们在运动中的不同步现象， 为防止不同步误差累加， 常采用补油的方法使这种误差一旦出现即刻消除。 如图 3 所示即为常见的带补偿措施的串联液压缸同步回路。 若缸Ⅰ的活塞先运动到底，它触动行程开关 a 使阀 5 通电， 压力油便经阀 5 和液控单向阀 3向缸Ⅱ的 B 腔补油，推动活塞继续运动到底，误差即被消除；若缸Ⅱ先到底，则触动行程开关 b 使阀 4 通电，控制压力油使液控单向阀反向通道打开， 使缸Ⅰ的 A腔通过液控单向阀回油，其活塞即可继续运动到底。

　　1.3 采用流量阀实现同步

　　如图 4 所示， 图 4a 中在两个液压缸的油路上，采用相同型号的单向节流阀可实现活塞及活塞杆向下同步运动，适用于负载稳定、流量小的简单回路中，效率较低，同步精度一般低于 5%～10%[1]。 图 4b 中由调速阀和四个单向阀组成桥式整流回路可实现双向同步，该回路适用于同步要求较高，且速度不受负载影响，流量不是很大的回路中，同步精度一般低于 4%～5%[1]。 图4c 中为采用分流集流阀的同步回路， 用分流流阀可使两负载不同的液压缸同步。 在分流集流阀中，经过的流量 Q 与压降之间的关系为 Q=KA （Δp）0.5， 可知压降Δp 与流量 Q 的平方成正比，故该回路流量使用范围较窄，不适用于低压，同步精度为 3%～5%。