玻璃钢花盆复合材料液压机电液运动控制介绍

运动控制是同时控制加速度，速度和位置以执行有用的任务。该陈述中的关键概念是所有三个变量 - 加速度，速度和位置 - 都受到控制。对一些基本电液设计的回顾将有助于为理解运动控制的概念铺平道路。将使用两个传统的玻璃钢花盆复合材料液压机液压回路来说明这一点：离散的，或所谓的bang-bang方向控制和开环比例控制。


这两个电路将引领我们找到一个终极解决方案：电液位置伺服机构。可以看出，当玻璃钢花盆复合材料液压机电液伺服系统设计合理 - 控制系统适合任务时 - 结果是真正的运动控制系统，满足提高机器生产率和产品质量的不同目标，同时降低总体生产成本。

液压系统设计人员应该在设计过程的早期就意识到，为控制阀提供恒定压力的动力单元最适合于运动控制任务。恒定压力源的ISO符号及其行为图如图1所示。图2中示意性地示出了真实的恒压源。它通常由压力补偿泵组成。蓄能器以适应伺服或比例阀和止回阀的突然流动需求，以防止泵必须越过中心以吸收可能被强制回到泵中的任何流动。


图2还显示了传统压力补偿泵的压力 - 流量特性。在低压下，它表现为固定排量泵，提供几乎恒定的流量，忽略内部泄漏。当压力达到拐点值P K时，泵的压力补偿器变为活动状态，并且排量随压力上升而自动降低。因此，在高于P K的压力下，压力补偿泵几乎作为恒压源起作用。对于具有闭中心阀的泵而言，这种泵当然是安全的，没有过压危险。

离散控制
在传统的玻璃钢花盆复合材料液压机电液控制系统（图3）中，一个简单的电磁操作方向控制阀只能在三个离散状态下运行：居中（关闭），向右移动以在一个方向上路由流量，或向左移动到路径向相反方向流动。


为了解这些问题，假设图3 中的限位开关LS 1闭合，右侧电磁阀通电，气缸以由供给压力和阀门流量系数确定的速度向右移动负载。在某些时候，负载接合限位开关，这导致方向阀居中并因此阻塞所有端口。负载将根据其质量，气缸尺寸以及控制阀的移动速度快速减速。在负载实际停止之前可能会发生严重的冲击和振动，特别是在负载质量很大的情况下。

如果发生大的冲击，机器成员会承受很高的压力，从而缩短他们的生命。非常高的压力峰值 - 或经常被称为尖峰 - 也将发生。这些压力峰值可能会使液压元件（包括缸筒和密封件）过载，从而导致过早泄漏和故障。外部振动会使整个机器移动，从而给管道施加机械应力，从而导致安装失败。

在振荡停止过程中，如果具有力，压力或速度传感器，其输出可以在示波记录仪器上显示，则可以测量振动的频率。通过记录，可以测量振动的频率。该频率称为流体力学共振频率（HMRF），并且可以使用几种方法中的任何一种来计算。（空间限制禁止详细讨论HMRF，但有关这一重要主题的更多信息，请参阅作者的这篇文章。）

自毁的可能性可能是离散控制系统的最大缺点。然而，停止点的可重复性差也可能是严重的缺点。当玻璃钢花盆复合材料液压机系统设计人员使用限位开关来启动减速时，他们通常会这样做，因为应用需要将负载停在某个可预测和受控的位置。不幸的是，在离散系统中，几个随机效应导致最终停止点的相当大的变化。实际停止时间是一个复杂的功能：

载荷质量的大小，
换档时间，
在阀门内关闭土地的时间，
阀内泄漏，
气缸内泄漏，
气缸和负载摩擦，
流体粘度，和
如果使用数字控制器（PLC）的扫描时间。
交流电磁阀产生的阀门移位时间受交流电源线60-或50-Hz正弦波瞬间的影响。阀门换档时间的随机变化至少是半个线路周期的时间（60赫兹系统为8.3毫秒，50赫兹系统为10毫秒）。这增加了阀门换档时间的正常随机变化。

负载和汽缸摩擦也会产生随机变化。这些受到玻璃钢花盆复合材料液压机系统温度的影响，过程流体的粘度也会受到影响，这会使停止时间产生变化。如果使用数字控制器，则停止时间的随机变化将至少等于一个完整扫描间隔。数字控制器越慢，变化越大。最终结果是，当测试图3的系统的可重复性时，实际停止点将在试验之间变化很大。