伺服补偿的高精度同步系统的设计与研究
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摘要
同步驱动系统是机电液一体化技术的一个重要领域，在工业生产
中得到广泛应用。与其它同步驱动方式相比，液压同步驱动具有结构
简单、组成方便、易于控制和适宜大功率场合等诸多优点。而同步驱
动系统的关键是高效高同步精度问题。因此，如何来开发、研制出高
效高精度的同步驱动系统就成为工程技术人员普遍关心和攻克的难
题。
本课题针对传统的两种同步控制方式：阀控同步方式与泵控同步
方式存在的缺点，提出综合采用容积泵控与阀控的复合控制方式来加
以改进，充分利用泵控与阀控的各自优点，最大限度地改进了同步系
统的同步运行性能。阀泵复合控制的系统在动态调节过程中主要利用
阀控输出保证动态性能，在稳态调节时主要利用双联泵控进行调节。
本论文的主要内容如下：
1．探讨了采用机液伺服阀控作为补偿的同步复合控制系统，并
对其数学模型进行了较详细的分析研究。
2．进一步提出了利用电液比例阀控作为辅助补偿系统的复合同
步控制系统，进行了计算分析。
3．利用模拟实际工况的试验系统和同步误差在线检测系统、利
用Wisdows环境下的VB开发出数据自动采集软件，对上述同步系
统进行不同条件下的同步性能评估。
The synchronization driver system is one important area of integrative
technology among mechanism electronics and hydraulic. It was widely
applied in industry. Comparing with other synchronization modes, the
synchronization mode with hydraulic have many advantages, such as simple
structure, composed-easily, controlled-easily, suited for high power
condition, etc. The key to synchronization system is high efficiency and
synchro-precision problem. As a result, how to design and develop a high
efficiency and precision synchro-system is a difficult problem that is cared
by many engineering technicians.
This paper aims to the defects of two traditional synchro-control modes:
valve-control and pump-control, and brings forward a complex control
system with pump-control and valve-control together to improve. This
complex system makes the best of the advantages of pump-control and
valve-control each other, and improve the synchro-running capability of the
system as possible. This complex control system mainly utilizes the valve-
control抯 output to ensure dynamic capability during dynamic adjustment.
and uses pump-control to carry out adjustment in the process of static state.
The main content of the paper is listed as follow:
1. Discuss a synchronization and complex control system with hydro-
mechanical servo?valve-control as the compensation system, and analysis
and study the system抯 mathematics model detailed.
2. Bring forward another complex control system with electro-
hydraulic proportional valve-control as the compensation system, and also
analysis the system.
3. Evaluate the synchro-capability of each synchro-system with
simulating test system~ synchro-error detecting system and data automatic
II
collection software, which was developed with Visual Basic language in
windows OS flat roof.
中得到广泛应用。与其它同步驱动方式相比，液压同步驱动具有结构
简单、组成方便、易于控制和适宜大功率场合等诸多优点。而同步驱
动系统的关键是高效高同步精度问题。因此，如何来开发、研制出高
效高精度的同步驱动系统就成为工程技术人员普遍关心和攻克的难
题。
本课题针对传统的两种同步控制方式：阀控同步方式与泵控同步
方式存在的缺点，提出综合采用容积泵控与阀控的复合控制方式来加
以改进，充分利用泵控与阀控的各自优点，最大限度地改进了同步系
统的同步运行性能。阀泵复合控制的系统在动态调节过程中主要利用
阀控输出保证动态性能，在稳态调节时主要利用双联泵控进行调节。
本论文的主要内容如下：
1．探讨了采用机液伺服阀控作为补偿的同步复合控制系统，并
对其数学模型进行了较详细的分析研究。
2．进一步提出了利用电液比例阀控作为辅助补偿系统的复合同
步控制系统，进行了计算分析。
3．利用模拟实际工况的试验系统和同步误差在线检测系统、利
用Wisdows环境下的VB开发出数据自动采集软件，对上述同步系
统进行不同条件下的同步性能评估。
The synchronization driver system is one important area of integrative
technology among mechanism electronics and hydraulic. It was widely
applied in industry. Comparing with other synchronization modes, the
synchronization mode with hydraulic have many advantages, such as simple
structure, composed-easily, controlled-easily, suited for high power
condition, etc. The key to synchronization system is high efficiency and
synchro-precision problem. As a result, how to design and develop a high
efficiency and precision synchro-system is a difficult problem that is cared
by many engineering technicians.
This paper aims to the defects of two traditional synchro-control modes:
valve-control and pump-control, and brings forward a complex control
system with pump-control and valve-control together to improve. This
complex system makes the best of the advantages of pump-control and
valve-control each other, and improve the synchro-running capability of the
system as possible. This complex control system mainly utilizes the valve-
control抯 output to ensure dynamic capability during dynamic adjustment.
and uses pump-control to carry out adjustment in the process of static state.
The main content of the paper is listed as follow:
1. Discuss a synchronization and complex control system with hydro-
mechanical servo?valve-control as the compensation system, and analysis
and study the system抯 mathematics model detailed.
2. Bring forward another complex control system with electro-
hydraulic proportional valve-control as the compensation system, and also
analysis the system.
3. Evaluate the synchro-capability of each synchro-system with
simulating test system~ synchro-error detecting system and data automatic
II
collection software, which was developed with Visual Basic language in
windows OS flat roof.
引文
[1] 吴百海，吴小洪等．高效重载多机构液压同步系统研究资料．广东工业大学科研处，1997
[2] Wu BaiHai,Wu XiaoHong etc.Study on Pump-Controlled Hydraulic Synchronious System for Multi-cylinder,'97ICFP
[3] 刘建忠，吴百海等．泵控与阀控补偿的高精度同步系统的探讨·机械开发·1998．4．
[4] 王占林．近代液压控制．机械工业出版社，1997
[5] 雷天觉等．液压工程手册．机械工业出版社，1990
[6] 朱乃燔．折板机的双缸同步系统．液压与气动，1978．4，P16-P20
[7] 王家勋．施压机恒功率自适应同步系统．机械工程学报，1993，P97—P102
[8] 李四阶．大型振动筛的参数化设计与结构优化．广东工业大学硕士学位论文，1999
[9] 范崇托，黄人豪．计算机控制液压伺服同步驱动的水平连铸机．液压气动与密封．1992．1，P44—P46
[10] 李孔语等．卧式双缸同步加载系统控制策略的研究．机床与液压．1994．2
[11] 吴小洪，刘建忠等．伺服补偿式泵控等容同步系统的模拟试验及PLC控制．机械开发，1999．4：P41—44
[12] 黎启柏．电液比例控制与数字控制系统．机械工业出版社．1997．6
[13] 卢长耿，李金良．液压控制系统的分析与设计．煤炭工业出版社，1991
[14] 吴根茂等．实用电液比例技术．浙江大学出版社，1993．9
[15] 李洪人．液压控制系统．国防工业出版社，1981．6
[16] 孙文质．液压控制系统．国防工业出版社，1991
[17] 刘伟等．液压同步运动系统自适应学习控制策略和方法．中国机械工程，1996．7
[18] 刘庆和等．两串联非对称油缸的同步控制．机床与液压，1995．1
[19] 周继成等．双马达驱动电液位置伺服系统的同步控制．哈尔滨科学技术大学学报，1996．3
[20] 汤孝信．新型数字阀与多缸同步．液压与气动，1990．4
[21] 张永昊等．同步PI控制系统的设计与优化．液压工业，1989．4
[22] 李洪人，周连山．电液伺服双液压缸系统的同步控制．液压与气动，1983．4
[23] 陈奇明等．电液伺服系统双缸同步运动的最佳控制．机床与液压，1984．4
[24] 王宣银．风洞尾撑用双非对称液压缸反向驱动系统的研究．哈尔滨工业大学硕士学位论文，1993．4
[25]．韩波等，电液比例位置同步控制系统的控制结构研究．机床与液压，1997．1
[26] 邵大文．汽车纵梁液压机的比例控制同步系统．锻压机械，1987．5
[27] 冯国亮．变载机构的液压控制．液压与气动，1999．1
[28] 李运华等．电液伺服系统动态补偿的新方法．机床与液压，1994．3
[29] 闻邦椿等．振动同步传动原理及其工业应用．东北工学院科技情报资料科，1981．8
[30] 丁崇生，何晓佳．高响应高精度电液伺服系统自适应控制的工程实现．机床与液压，1995．2
[31] 张如洲．微型计算机数据采集与处理．北京工业学院出版社，1987
[32] 李谋．位置检测与数显技术．机械工业出版社，1993
[33] 路勇等．利用VB实现实时数据采集．计算机应用．1998．2：P49-P50
[34] THAYER W J, Redundant electro-hydraulic servo-actuators Pumps, SAE 871863
[35] ADA 177491, Research and development of aircraft control action
systems
[36] REXROTH. Hydraulic for Presses, 1997
[37] JAMESE. Electro hydraulic servo system.P102-P106
[38] Hsia T C. a new technique for robust control of servo system. Industrial Electronics, 1989, 36(l):1-7
[39] Luo J S et al. Stability robustness analysis and design method for linear discrete-time system with structured uncertainty. International journal of system science, 1996, 27(1) : p113-p120
[40] Panza, M.J. Hydraulic actuator tuning in control of a rotating flexible beam mechanism .Sep, 1996, Vol.118 Issue 3
[41] Warring,R,H. Hydraulic Handbook 8th Edition.Trade & Technical Press LTD, 1983
[42] Luo J S et al. Stability Robustness Analysis and Design Method for Linear Discrete-time System with Stuctared Uncertainty. International Journal of System Science, 1996,27(1)
[43] The Hydraulic Jrainer REXROTH Volume 2． RE00303/10． 86
[44] Rocker G G. A Digital Switching Hydraulic Control Valve with Pulse-Modulated Control. Proceeding of the 45th National Conference on Fluid Power, USA,March 1992．
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[44] Rocker G G. A Digital Switching Hydraulic Control Valve with Pulse-Modulated Control. Proceeding of the 45th National Conference on Fluid Power, USA,March 1992．