ATOS高速開關(guān)閥控液壓缸的位置控制

高速開關(guān)閥是一種新型的電液數(shù)字閥，它通過調(diào)節(jié)閥口的開/關(guān)時(shí)間來改變通過閥的平均通過流量。高速開關(guān)閥具有切換速度快、抗污染性強(qiáng)、重復(fù)精度高，以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因其采用脈沖信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，故能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓流體技術(shù)的結(jié)合，被廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行速度、位置和力控制的多種場合。

目前，高速開關(guān)閥的控制方式可分為:脈寬調(diào)制(PWM)、脈幅調(diào)制(PAM)、脈碼調(diào)制(PCM)、脈頻調(diào)制(PFM)、脈數(shù)調(diào)制(PNM)等，其中常用的是脈寬調(diào)制技術(shù)。

對位置控制策略的研究，大多采用純反饋的控制方式，包括PID、模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模型預(yù)測等，其控制方式都基于偏差而進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，具有一定的滯后性。

高速開關(guān)閥可實(shí)現(xiàn)液壓缸中活塞位置的控制。通過建立的高速開關(guān)閥的閥芯位移和閥口通流流量仿真模型，分析了高速開關(guān)閥的流量特性，針對PWM控制方式下的高速開關(guān)閥存在死區(qū)和飽和區(qū)的特性，采用PWM與PFM相結(jié)合的控制方式進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，使流量在占空比為0-1的范圍內(nèi)線性化，有效地降低了液壓缸啟動過程中的時(shí)間延遲與位置誤差。針對活塞伸出過程中的純反饋控制滯后和前饋控制抗干擾性差的特點(diǎn)，采用前饋與反饋控制相結(jié)合的控制方式，通過模糊反饋調(diào)整高速開關(guān)閥的工作頻率和占空比進(jìn)行活塞伸出位移修正，實(shí)現(xiàn)了對液壓缸中活塞位置的控制，位置控制誤差保證在-0.3~0.3mm內(nèi)。