1.一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器,其特征在于:包括一个液压控制模块、一个位置控制电静液执行模块、一个负载补偿电静液作动模块及一个电气控制模块;
所述液压控制模块包括一个复合式液压缸、一个位移传感器及四个第一电磁换向阀,所述位移传感器安装于复合式液压缸的活塞端部,四个所述第一电磁换向阀的进油口一一对应连接至复合式液压缸的各腔进油口;
所述位置控制电静液执行模块和负载补偿电静液作动模块均包括两个压力传感器、两个第二电磁换向阀、一个定排量液压泵及一个电机,各个所述第二电磁换向阀的出油口通过油路通道对应连接至复合式液压缸的各腔进油口,对应的两个所述第二电磁换向阀的进油口通过液压管道分别连接至一定排量液压泵的两端,所述定排量液压泵的控制端连接至电机,各个所述压力传感器安装于对应的油路通道上;所述位置控制电静液执行模块还包括两个液控单向阀,串联的两个所述液控单向阀的两端分别连接至位置控制电静液执行模块中对应的两个液压管道上;所述负载补偿电静液作动模块还包括两个止回阀,串联的两个所述止回阀的两端分别连接至负载补偿电静液作动模块中对应的两个液压管道上;
所述电气控制模块包括两个电机驱动器、一个电源、一个蓄能器及一个控制器,每个所述电机驱动器分别与电源及对应的电机的控制端连接,所述蓄能器分别与四个第一电磁换向阀的出油口、两个液控单向阀的第一输出端、两个定排量液压泵的泄油口及两个止回阀的第二输出端连接,所述控制器分别与位移传感器、各个压力传感器、各个第一电磁换向阀的电磁线圈、各个第二电磁换向阀的电磁线圈及各个电机驱动器连接;
所述复合式液压缸包括相互连接的一个单杆式液压缸和一个双杆式液压缸,四个所述第一电磁换向阀的进油口分别与单杆式液压缸的无杆腔、单杆式液压缸的有杆腔、双杆式液压缸的外腔及双杆式液压缸的内腔一一对应连通,所述位置控制电静液执行模块中两个第二电磁换向阀的出油口通过两个油路通道分别与单杆式液压缸的无腔和有腔连通,所述负载补偿电静液作动模块中两个第二电磁换向阀的出油口通过两个油路通道分别与双杆式液压缸的外腔和内腔连通;
每个所述液控单向阀均包括一个液控端、一个第一输入端和一个第一输出端,两个所述第一输出端相互连接,两个所述第一输入端对应连接至位置控制电静液执行模块中两个液压管道,一个所述液控单向阀的液控端连接至另一液控单向阀的第一输入端所在的液压管道,两个所述第一输出端与蓄能器连接;
每个所述止回阀均包括一个第二输入端和一个第二输出端,两个所述第二输出端相互连接,两个所述第二输入端对应连接至负载补偿电静液作动模块中两个液压管道,两个所述第二输出端与蓄能器连接。
2.如权利要求1所述的一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器,其特征在于:所述位置控制电静液执行模块和负载补偿电静液作动模块均包括两个溢流阀,每两个所述溢流阀分别并联于位置控制电静液执行模块和负载补偿电静液作动模块中对应的两个油路通道之间。
3.如权利要求1所述的一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器,其特征在于:各个所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀均为二位二通液压电磁换向阀。
4.一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器的控制方法,其特征在于:所述控制方法需提供如权利要求1所述的一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器,所述控制方法包括如下步骤:步骤1、用户自行设定所述复合式液压缸所需运动行程的一个设定的停止位置;
步骤2、所述带负载补偿高位置精度的电静液执行器进行自检,判断其工作状态,若所述带负载补偿高位置精度的电静液执行器处于正常状态,则进入步骤3;若所述带负载补偿高位置精度的电静液执行器处于故障状态,则进入步骤6;
步骤3、所述带负载补偿高位置精度的电静液执行器正常工作时,所述控制器控制四个第二电磁换向阀同时打开且四个第一电磁换向阀同时关闭,进而控制第二电磁换向阀打开相应油路通道;同时所述控制器实时接收位移传感器检测到的位置信号和压力传感器检测到的压力信号;
步骤4、所述控制器根据接收到的位置信号和压力信号来发出对应的控制指令给两个电机驱动器,两个所述电机驱动器根据控制指令来驱动对应电机的启动时间、转速和方向,两个所述电机根据控制指令驱动对应的定排量液压泵,从而驱动位置控制电静液执行模块与负载补偿电静液作动模块工作;
步骤5、所述控制器接收由位移传感器实时检测到的复合式液压缸的活塞当前位置,并不断将设定的停止位置与测得的当前位置进行比较,判断所述复合式液压缸的活塞当前位置是否等于设定的停止位置,若是,则所述控制器控制电机驱动器来使电机停止运行,所述定排量液压泵停止供油,同时所述控制器控制四个第二电磁换向阀关闭以锁定对应的液压管路,防止发生移位;若否,则进入步骤4;
步骤6、所述控制器判断出现故障的模块,若是所述位置控制电静液执行模块发生故障,则进入步骤7;若是所述负载补偿电静液作动模块发生故障,则进入步骤10;
步骤7、所述位置控制电静液执行模块发生故障时,即通过控制器监控到位置控制电静液执行模块中的两个压力传感器的数值超过阈值时,则所述控制器控制复合式液压缸中单杆式液压缸所对应的两个第一电磁换向阀打开,使单杆式液压缸的无杆腔和有杆腔通过对应的两个第一电磁换向阀直接与蓄能器连接,进而使单杆式液压缸处于浮动状态,停止工作;同时,所述控制器控制复合式液压缸中双杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀打开、单杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀关闭及双杆式液压缸所对应的两个第一电磁换向阀关闭;
步骤8、所述控制器发出控制指令给对应的电机驱动器,所述电机驱动器根据控制指令来驱动负载补偿电静液作动模块中的电机,所述电机根据控制指令驱动对应的定排量液压泵,从而驱动负载补偿电静液作动模块单独工作;
步骤9、所述控制器接收由位移传感器实时检测到的复合式液压缸的活塞当前位置,并不断将设定的停止位置与测得的当前位置进行比较,判断所述复合式液压缸的活塞当前位置是否等于设定的停止位置,若是,则所述控制器控制电机驱动器来使负载补偿电静液作动模块中的电机停止运行,所述定排量液压泵停止供油,同时所述控制器控制双杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀关闭以锁定对应的液压管路,防止发生移位;若否,则进入步骤8;
步骤10、所述负载补偿电静液作动模块发生故障时,即通过控制器监控到负载补偿电静液作动模块中的两个压力传感器的数值超过阈值时,则所述控制器控制复合式液压缸中双杆式液压缸所对应的两个第一电磁换向阀打开,使双杆式液压缸的外腔和内腔通过对应的两个第一电磁换向阀直接与蓄能器连接,进而使双杆式液压缸处于浮动状态,此时双杆式液压缸的负载补偿功能取消;同时,所述控制器控制复合式液压缸中单杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀打开、双杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀关闭及单杆式液压缸所对应的两个第一电磁换向阀关闭;
步骤11、所述控制器发出控制指令给对应的电机驱动器,所述电机驱动器根据控制指令来驱动位置控制电静液执行模块中的电机,所述电机根据控制指令驱动对应的定排量液压泵,从而驱动位置控制电静液执行模块单独工作;
步骤12、所述控制器接收由位移传感器实时检测到的复合式液压缸的活塞当前位置,并不断将设定的停止位置与测得的当前位置进行比较,判断所述复合式液压缸的活塞当前位置是否等于设定的停止位置,若是,则所述控制器控制电机驱动器来使位置控制电静液执行模块中的电机停止运行,所述定排量液压泵停止供油,同时所述控制器控制单杆式液压缸所对应的两个第二电磁换向阀关闭以锁定对应的液压管路,防止发生移位;若否,则进入步骤11。
5.如权利要求4所述的一种带负载补偿高位置精度的电静液执行器的控制方法,其特征在于:所述步骤4具体为:
在所述位置控制电静液执行模块中,所述电机驱动器接收到控制指令后,开启电机以控制指令所要求的转速和方向驱动定排量液压泵,使所述定排量液压泵按照设定输出流量和方向给复合式液压缸中单杆式液压缸进行供油,从而驱动位置控制电静液执行模块工作;所述控制器根据设定的停止位置与位移传感器测得的复合式液压缸的活塞当前位置,不断地发出控制指令给电机驱动器改变其运行频率,随着所述电机驱动器的运行频率的改变,所述电机的转速相应的也在改变,所述定排量液压泵的供油量也按电机的转速不断地在改变;
在所述负载补偿电静液作动模块中,所述电机驱动器接收到控制指令后,开启电机以控制指令的转速和方向驱动定排量液压泵,使所述定排量液压泵按照设定输出流量和方向给复合式液压缸中双杆式液压缸进行供油,从而驱动负载补偿电静液作动模块工作,使得负载补偿电静液作动模块完全专用于补偿外部负载力,其不仅包括外部负载,还包括作用在复合式液压缸的活塞上的惯性力和摩擦力;所述控制器根据设定的停止位置与位移传感器测得的复合式液压缸的活塞当前位置,不断地发出控制指令给电机驱动器改变其运行频率,随着所述电机驱动器的运行频率的改变,所述电机的转速相应的也在改变,所述定排量液压泵的供油量也按电机的转速不断地在改变。