双缸同步控制系统的研究

　　现役的水下载体推射装置上, 滑套阀的滑套采用单缸驱动, 导致滑套受力不平衡, 形成一个巨大的倾覆力矩, 加剧了滑套与阀体的摩擦力, 造成滑套经常发生卡滞甚至卡死的现象。为消除这种现象, 现采用双伺服阀控制双缸同步驱动方式, 以下就同步的相关问题作详细的介绍。

　　双缸驱动滑阀套的功能:

　　(1)正常情况下, 在 305 mm 的行程上可实现慢速运动及快速运动。

　　(2)双缸驱动滑阀套同步控制系统的基本要求:

　　系统组成: 控制器采用数控、电液伺服控制模式, 计算机参与控制。

　　负载情况: 关闭状态下双缸总推力 90000 N; 开启及关闭过程中, 负载包括摩擦力、油液阻尼力、惯性力。

　　1 控制策略概述

　　同步回路用来使两个以上的执行元件获得运动上的同步, 这是因为不同的执行元件在制造质量, 结构刚度、负载、摩擦、泄露等方面存在差异, 所以需要保证同步运动的回路。

　　实现液压同步驱动一般有开环控制和闭环控制两种基本形式。由于液压系统的泄漏、执行元件等存在的非线性摩擦阻力、控制元件间的性能差异、负载和系统各组成部分的制造误差等因素的影响, 使得液压同步的高精度问题还未能完全得到解决。尤其是采用开环控制的液压同步驱动, 因为它完依靠液压控制元件( 如同步阀、各类节流阀或调速阀) 本身的精度来控制执行元件的同步驱动,而不对执行元件的输出进行检测与反馈来形成闭环控制, 所以它不能消除或抑制对高精度同步的不利因素的影响, 并且不能跟踪给定的信号, 所以在要求精度高的场合往往不采用。与此相比, 尽管液压同步闭环控制组成较复杂、造价偏高, 由于它可对输出量进行检测与反馈, 从而形成闭环控制, 在很大度程上能消除不利因素的影响, 可望获得高精度的同步驱动。所以, 液压同步闭环控制已经越来越得到人们的重视, 尤其是随着现代控制理论以及计算机技术的发展, 这种控制形式几乎在所有需要高精度液压同步驱动的各类主机上都得到了较好的应用。

　　单杆输出的液压缸, 其结构的最大特点是进与回油腔的承压面积不相等。其主要优点是结构简单、制造容易、单边滑动密封的效率及可靠性高、工作空间小。双杆双向输出的液压缸, 其结构的最大特点是进回油腔的承压面积相等, 但结构复杂、滑动摩擦阻力大、需要的运行空间也大。鉴于两种液压缸的上述特性, 单作用液压缸的液压同步闭环控制在正、反向的同步控制性能就存在很大差异。相反, 双作用液压缸的液压同步闭环控制则不存在这一同步控制性能上的差异。

　　对于液压同步闭环控制来说, “主从方式”和“等同方式”, 是通常采用的控制策略。“主从方式”是指多个需同步控制的执行元件, 以其中一个的输出为理想输出, 而其余的执行元件均受到控制来跟踪这一选定的理想输出并达到同步驱动。这种控制方式同步误差取决与其余元件的跟踪误差, 但对给定信号的跟踪误差要加上被跟踪系统的跟踪误差。“等同方式”即指多个需同步控制的执行元件, 同时跟踪设定的理想输出而都分别受到控制并达到同步驱动, 同步误差取决于同步系统的跟踪误差的差值。由于是对同一信号的跟踪, 因此该系统对给定信号的跟踪误差要比“主从方式”的跟踪误差小。