1.一种双阀控缸带负载力控补偿协同装置,其特征是:主要由液压缸、活塞杆、质量块、伺服阀、油箱、力传感器、控制单元、阻尼器、弹簧组成;油泵的吸油端接入油箱,油泵出油口的一端连接有用于测定油泵出油口压力的压力表,并且还设定有溢流阀,溢流阀的出油口连接油箱,油泵出油口的另一端将油箱中油压进第一伺服阀和第二伺服阀的进油口,第一伺服阀的两个输油口分别接入到第一液压缸活塞两侧的两个油腔,第一伺服阀的两个输油管道由第一控制单元控制其流量,第一伺服阀的回油口接入到油箱中;第二伺服阀的两个输油口分别接入到第二液压缸活塞两侧的两个油腔,第二伺服阀的两个输油管道由第二控制单元控制其流量,第二伺服阀的回油口接入到油箱中;第一液压缸的活塞固定连接第一活塞杆以带动第一活塞杆做活塞运动,并推动质量块;第二液压缸的活塞固定连接第二活塞杆以带动第二活塞杆做活塞运动,并推动质量块;在质量块的一端有外干扰力,阻尼器,弹簧与之相连,质量块的另一端则通过力传感器检测液压缸第一活塞杆和第二活塞杆推动质量块的力的大小,将检测结果分别经过AD转换器发送到电脑,经过电脑的计算得到力的差值,并将电脑计算的力的差值经过DA转化器发送给第一和第二控制单元,第一和第二控制单元根据第一活塞杆和第二活塞杆的力的差值分别对第一伺服阀的输油管道的流量和第二伺服阀的输油管道的流量进行一次或者多次调节,直到第一活塞杆和第二活塞杆的力的差值为零为止;
第一控制单元和第二控制单元通过设计控制器的方式实现对第一伺服阀和第二伺服阀的输油管道的油量控制,通过以下5个公式可以实现对伺服阀输入电流的相应调节,直到第一活塞杆和第二活塞杆推动质量块的力的差值为零为止;其中公式如下:第一公式Xv=KxvΔi
第二公式Ql=KqXv-KcPl
第三公式
第四公式
第五公式
第一公式中,Xv是伺服阀阀芯位移,Kxv是伺服阀阀系数,Δi是伺服阀的输入电流变化量;
第二公式中,Ql是伺服阀的流量,Kq是伺服阀流量增益,Kc是伺服阀流量压力系数,Pl是负载压力;第三公式中,Ap是液压缸活塞有效面积,s是拉普拉斯变换将微分线性化后的数学算子,Xp是活塞位移,Ctp是液压缸总的泄露系数,Vt是液压缸总的压缩容积,Be是液压缸有效体积弹性模量;第四公式中,Mt是活塞及负载折算到活塞上的总质量,Bp是活塞及负载的粘性阻尼系数,K是负载弹簧刚度,Fl是作用在活塞上的任意外负载力;第五公式中,Fg1是第一液压缸的输出力,Fg2是第二液压缸的输出力,Δx是第一活塞杆和第二活塞杆的位移差;
通过以上公式生成系统框图,做出控制部分;当Δx>0或者Δx<0时假设Δx=xp1-xp2
Fl1=Fl2;
当Δx>时,对于第一液压缸,液压缸和负载的力平衡方程
(1)有相等实根时
其中:c1、c2-任意常数
(2)当Bp2-4MtK<0时,
(3)当Bp2-4MtK>0时,
x1是方程的通解,x*是方程的特解;
则第一液压缸的活塞杆位移为Xp1=x1+x*;
同理第二液压缸的通解与第一液压缸缸相同,即第二液压缸的活塞杆位移为Xp2=x1+x*′;
即
求解上式得
当Δx<0时,即Xp1<Xp2,其和Δx>0相同,都可以应用结果;
为了实现两缸的同步运动,必须使Fg1=Fg2,所以通过上述算法,在方块图中达到结构补偿的目的;
两个输出Fg1和Fg2相减,与 相乘,结果为Δx=(Xp1-Xp2或xp2-xp1);分别补偿到液压缸流量方程方框图中,这样就实现了方块图中的结构补偿;
在Fg1-Fg2>0或者Fg1-Fg2<0时,满足同步控制。