1.一种泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,其包括:主动补偿液压模块、被动补偿液压模块、传感器模块、控制器和运动传感器;
运动传感器用于获取海浪信号和船舶的运动状态并发送至控制器;
被动补偿液压模块包括氮气瓶单元、蓄能器单元、气液转换器、第七电磁换向阀、第四电磁换向阀和被动补偿非对称液压缸;
氮气瓶单元通过开关阀单元与气液转换器的AIR端连接,气液转换器的OIL端与第四电磁换向阀的第一端连接,第四电磁换向阀的第二端与被动补偿非对称液压缸的D口连接,被动补偿非对称液压缸的C口与第七电磁换向阀的第一端连接,第七电磁换向阀的第二端与蓄能器单元连接;
主动补偿液压模块包括第三蓄能器、伺服电机、双向定量液压泵、第一单向阀、第二单向阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、主动补偿非对称液压缸、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀;
伺服电机与双向定量液压泵通过联轴器同轴连接;
第一单向阀的第一端、第一液控单向阀的第一端和第一电磁换向阀的第一端均与双向定量液压泵的a油口连通;
第二单向阀的第一端、第二液控单向阀的第一端和第二电磁换向阀的第一端均与双向定量液压泵的b油口连通;第一单向阀的流向为从第一单向阀的第二端流向第一单向阀的第一端,第二单向阀的流向为从第二单向阀的第二端流向第二单向阀的第一端;
第一单向阀的第二端、第一液控单向阀的第二端、第二单向阀的第二端、第二液控单向阀的第二端和第三蓄能器之间相互连通;
第一电磁换向阀的第二端和第三电磁换向阀的第一端均与主动补偿非对称液压缸的A口连接,第二电磁换向阀的第二端和第三电磁换向阀的第二端均与主动补偿非对称液压缸的B口连接;
传感器模块包括第一压力传感器、第二压力传感器、位移传感器和力传感器;
第一压力传感器设置在双向定量液压泵的a油口与主动补偿非对称液压缸的A口之间,第二压力传感器设置在双向定量液压泵的b油口与主动补偿非对称液压缸的B口之间;位移传感器设置在主动补偿非对称液压缸的液压杆上,位移传感器用于获取主动补偿非对称液压缸的液压杆的位移并发送至控制器;力传感器设置在主动补偿非对称液压缸的液压杆与被动补偿非对称液压缸的液压杆的铰接处,力传感器用于获取铰接处的力并发送至控制器;
第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第一单向阀、第二单向阀、伺服电机、第一压力传感器、第二压力传感器、第四电磁换向阀、第七电磁换向阀和氮气瓶单元均与控制器连接;
第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀和第七电磁换向阀均具有双线路,第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀和第七电磁换向阀的第一线路均为双向通路,第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀和第四电磁换向阀的第二线路为断路,第七电磁换向阀的第二线路为单向通路,第七电磁换向阀的第二线路为油液从被动补偿非对称液压缸的C口流向蓄能器单元。
2.根据权利要求1所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,氮气瓶单元包括第一氮气瓶、第二氮气瓶和第三氮气瓶;开关阀单元包括第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀;
第一氮气瓶、第二氮气瓶和第三氮气瓶并联与气液转换器的AIR端连接;
第一氮气瓶通过第一开关阀与气液转换器的AIR端连接,第二氮气瓶通过第二开关阀与气液转换器的AIR端连接,第三氮气瓶通过第三开关阀与气液转换器的AIR端连接。
3.根据权利要求1所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,蓄能器单元包括第一蓄能器和第二蓄能器;
第一蓄能器和第二蓄能器并联且与第七电磁换向阀的第二端连接。
4.根据权利要求1所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,主动补偿液压模块还包括第五电磁换向阀和第六电磁换向阀;
第五电磁换向阀的第一端分别与双向定量液压泵的a油口和第一电磁换向阀的第一端连接,第五电磁换向阀的第二端与第三蓄能器连接;
第六电磁换向阀的第一端分别与双向定量液压泵的b油口和第二电磁换向阀的第一端连接,第六电磁换向阀的第二端与第三蓄能器连接;
第五电磁换向阀和第六电磁换向阀均具有双线路,第五电磁换向阀和第六电磁换向阀的第一线路均为双向通路,第五电磁换向阀和第六电磁换向阀的第二线路为单向通路,第五电磁换向阀的第二线路为油液从第五电磁换向阀的第二端流向第五电磁换向阀的第一端,第六电磁换向阀的第二线路为油液从第六电磁换向阀的第二端流向第六电磁换向阀的第一端。
5.根据权利要求1所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,主动补偿液压模块还包括第一溢流阀和第二溢流阀;
第一溢流阀的进油口分别与双向定量液压泵的a油口和第一电磁换向阀的第一端连接,第一溢流阀的出油口与第三蓄能器连接;
第二溢流阀的进油口分别与双向定量液压泵的b油口和第二电磁换向阀的第一端连接,第二溢流阀的出油口与第三蓄能器连接。
6.根据权利要求4所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,第七电磁换向阀、第五电磁换向阀和第六电磁换向阀均为先导式两位两通电磁换向阀。
7.一种泵控半主动船舶升沉补偿液压系统的控制方法,所述控制方法应用于权利要求
1‑6任意一项所述的泵控半主动船舶升沉补偿液压系统,其特征在于,控制方法包括:
S1,控制器根据海浪信号得到海况等级,并对海况等级和运动状态进行判断,当海况等级小于等于设定等级且运动状态为下沉时,执行S2,当海况等级小于等于设定等级且运动状态为上升时,执行S3,当海况等级大于设定等级且运动状态为下沉时,执行S4,当海况等级大于设定等级且运动状态为上升时,执行S5;
S2,控制器控制开关阀单元连通、第七电磁换向阀在第一线路、第四电磁换向阀在第一线路、第一电磁换向阀在第一线路、第二电磁换向阀在第一线路和第三电磁换向阀在第二线路;
蓄能器单元中的油液经过第七电磁换向阀从被动补偿非对称液压缸的C口进入被动补偿非对称液压缸的有杆腔,推动被动补偿非对称液压缸的液压杆收缩,被动补偿非对称液压缸的液压杆收缩带动被动补偿非对称液压缸的无杆腔中的油液从被动补偿非对称液压缸的D口流出,经过第四电磁换向阀进入气液转换器的OIL端,带动气液转换器中的换向板向AIR端运动,气液转换器的AIR端内的氮气经过开关阀单元充入氮气瓶单元中;
控制器根据位移和力控制伺服电机驱动双向定量液压泵,双向定量液压泵将b油口的油液依次经过a油口和第一电磁换向阀从主动补偿非对称液压缸的A口进入主动补偿非对称液压缸的无杆腔中,带动主动补偿非对称液压缸的液压杆伸出;主动补偿非对称液压缸的有杆腔内的油液从主动补偿非对称液压缸的B口流出,经过第二电磁换向阀流到双向定量液压泵的b油口,此时,第一液控单向阀的流向为从第一液控单向阀的第一端流向第一液控单向阀的第二端,第二液控单向阀的流向为从第二液控单向阀的第二端到第二液控单向阀的第一端,第三蓄能器中的油液分别经过第二单向阀和第二液控单向阀流到双向定量液压泵的b油口;
S3,控制器控制开关阀单元连通、第七电磁换向阀在第二线路、第四电磁换向阀在第一线路、第一电磁换向阀在第一线路、第二电磁换向阀在第一线路和第三电磁换向阀在第二线路;
氮气瓶单元中的氮气经过开关阀单元进入气液转换器的AIR端,带动气液转换器中的换向板向OIL端运动,气液转换器的OIL端的油液经过第四电磁换向阀从被动补偿非对称液压缸的D口进入被动补偿非对称液压缸的无杆腔,推动被动补偿非对称液压缸的液压杆伸出,被动补偿非对称液压缸的液压杆伸出带动被动补偿非对称液压缸的有杆腔中的油液从被动补偿非对称液压缸的C口流出经过第七电磁换向阀进入蓄能器单元;
控制器根据位移和力控制伺服电机驱动双向定量液压泵,双向定量液压泵将a油口的油液依次经过b油口和第二电磁换向阀从主动补偿非对称液压缸的B口进入主动补偿非对称液压缸的有杆腔中,带动主动补偿非对称液压缸的液压杆收缩;主动补偿非对称液压缸的无杆腔内的油液从主动补偿非对称液压缸的A口流出,经过第一电磁换向阀流到双向定量液压泵的a油口,此时,第一液控单向阀的流向为从第一液控单向阀的第一端流向第一液控单向阀的第二端,第二液控单向阀的流向为从第二液控单向阀的第二端到第二液控单向阀的第一端,主动补偿非对称液压缸的无杆腔中的油液从主动补偿非对称液压缸的A口依次经过第一电磁换向阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀和第二电磁换向阀从主动补偿非对称液压缸的B口进入主动补偿非对称液压缸的有杆腔;
S4,控制器控制开关阀单元连通、第七电磁换向阀在第一线路、第四电磁换向阀在第一线路、第一电磁换向阀在第一线路、第二电磁换向阀在第二线路和第三电磁换向阀在第一线路;
蓄能器单元中的油液经过第七电磁换向阀从被动补偿非对称液压缸的C口进入被动补偿非对称液压缸的有杆腔,推动被动补偿非对称液压缸的液压杆收缩,被动补偿非对称液压缸的液压杆收缩带动被动补偿非对称液压缸的无杆腔中的油液从被动补偿非对称液压缸的D口流出,经过第四电磁换向阀进入气液转换器的OIL端,带动气液转换器中的换向板向AIR端运动,气液转换器的AIR端内的氮气充入氮气瓶单元中;
控制器根据位移和力控制伺服电机驱动双向定量液压泵,双向定量液压泵将b油口的油液依次经过a油口和第一电磁换向阀从主动补偿非对称液压缸的A口进入主动补偿非对称液压缸的无杆腔中,带动主动补偿非对称液压缸的液压杆伸出;主动补偿非对称液压缸的有杆腔内的油液从主动补偿非对称液压缸的B口流出,经过第三电磁换向阀流到主动补偿非对称液压缸的A口进入主动补偿非对称液压缸的无杆腔,此时,第一液控单向阀的流向为从第一液控单向阀的第一端流向第一液控单向阀的第二端,第二液控单向阀的流向为从第二液控单向阀的第二端到第二液控单向阀的第一端,第三蓄能器中的油液分别经过第二单向阀和第二液控单向阀流到双向定量液压泵的b油口;
S5,控制器控制开关阀单元连通、第七电磁换向阀在第二线路、第四电磁换向阀在第一线路、第一电磁换向阀在第二线路、第二电磁换向阀在第一线路和第三电磁换向阀在第一线路;
氮气瓶单元中的氮气经过开关阀单元进入气液转换器的AIR端,带动气液转换器中的换向板向OIL端运动,气液转换器的OIL端的油液经过第四电磁换向阀从被动补偿非对称液压缸的D口进入被动补偿非对称液压缸的无杆腔,推动被动补偿非对称液压缸的液压杆伸出,被动补偿非对称液压缸的液压杆伸出带动被动补偿非对称液压缸的有杆腔中的油液从被动补偿非对称液压缸的C口流出经过第七电磁换向阀进入蓄能器单元;
控制器根据位移和力控制伺服电机驱动双向定量液压泵,双向定量液压泵将a油口的油液依次经过b油口和第二电磁换向阀从主动补偿非对称液压缸的B口进入主动补偿非对称液压缸的有杆腔中,带动主动补偿非对称液压缸的液压杆收缩;主动补偿非对称液压缸的无杆腔内的油液从主动补偿非对称液压缸的A口流出,经过第三电磁换向阀流到主动补偿非对称液压缸的B口进入主动补偿非对称液压缸的有杆腔,此时,第一液控单向阀的流向为从第一液控单向阀的第二端流向第一液控单向阀的第一端,第二液控单向阀的流向为从第二液控单向阀的第一端到第二液控单向阀的第二端,第三蓄能器中的油液分别经过第一单向阀和第一液控单向阀流到双向定量液压泵的a油口。