一种数字调速阀控制的同步回路

　　1　引言

　　同步系统是实现多个执行器以相同位移、相同力或相等速度运动的回路。传统的液压同步回路在理论上,对两个工作面积相同的液压缸输入等量的油液即可使两液压缸同步,但泄漏、摩擦阻力、制造精度、外负载、结构弹性变形以及油液中的含气量等因素都会使同步难以保证。在模拟量控制的伺服控制和比例控制技术中,模拟量调节的精度不太高,外围电路设计复杂,模拟量易受外界的干扰,所以在流量和液压缸运动控制很是精密的场合就不能胜任了。本文根据传统同步回路的缺陷,结合计算机和电子技术,设计了一套采用数字调速阀控制的同步回路。

　　2　数字调速阀原理

　　普通的调速阀由减压阀和节流阀串联而成,利用减压阀阀芯的自动调节作用,使节流阀前后的压力差基本保持不变,从而使流过节流阀的流量不变。由于每个液压缸等执行元件的泄漏量、摩擦阻力等不同,通过普通调速阀的调节后,每个调速阀设定的速度有误差,其所控制的液压缸的移动速度仍有较大的误差。为了提高液压缸的同步性,可将调速阀中的普通节流阀改为一数字流量阀,起到一个可受数字量控制的节流阀的作用。减压阀和数字流量阀串联后就可构成一数字调速阀。

　　数字流量阀结构图如图1所示。

　　数字流量阀工作流程图如图2所示。

　　数字流量阀的控制驱动原理:数字流量阀阀芯开闭的方向由步进电机的旋转方向决定。单片机发出需要的脉冲序列,经驱动电源放大后,改变电机各绕组的通电顺序来确定其转向。步进电动机每得到一个脉冲后便沿控制信号给定方向转一步距角。步进电动机转动时,带动滚珠丝杠或凸轮、螺纹或齿轮齿条等机构将转角Δθ转换成直线位移Δx,从而带动阀芯或挡板等移动。按步进电动机原有位置和实际转动的步数,可得到数字流量阀的开度。数字流量阀的步距角H和螺距t取值越小,数字流量阀就能得到精密开度,从而得到精密的恒定的流量,调节的速度也越精确。

　　3　采用数字调速阀的液压同步回路工作原理

　　将普通调速阀液压同步回路中的调速阀替换为数字调速阀后,得出数字调速阀同步回路液压原理图如图3所示。

　　同步回路采用进油回路数字调速阀调速方式,其速度的设定采用单片机程序设置,而非普通调速阀的手工设定。液压油经过数字调速阀4后,推动液压缸6向前运动。液压缸6的运动速度经位移传感器测定,通过信号放大电路和A/D转换后,输入到单片机中。单片机采用PID算法后,控制步进电机(1)、(2)的转向和转动角度,从而控制数字调速阀(1)、(2)的流量,实现两个液压缸的同步运动。