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数字液压缸的问题

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1#
发表于 2015-3-8 10:38:37 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
数字液压缸问题20150308
大家好,我是邱法维,做过一点数字液压缸方面的开发工作,看到网络上有这么多人对数字液压缸感兴趣,也想说说我对目前数字液压缸方面的认识,这是我第一次在网络上发言,希望能跟大家交流(我的电话是13601364232,邮箱[email protected]),因为数字液压缸种类很多,我所说内容仅仅是我做过的数字液压缸的内容,如果有说错的地方还请大家原谅。
1 数字液压缸是闭环反馈的,该闭环反馈采用的是机械传动方式,(而电液伺服缸采用的是传感器的电压或电流信号反馈)。这种机械式的闭环反馈是在数字液压缸中安装了滚柱丝杠,并与数字阀的阀芯连接,当步进电机(或伺服电机)驱动阀芯产生轴向位移时,阀芯打开,油缸的活塞运动,同时带动丝杠运动将阀芯推回零位,油缸活塞到达指令位置。关于滚柱丝杠如何将阀芯推回零位,目前有多种机构形式都可以实现,各有优缺点,不在这里详述。
2 数字液压缸的控制精度主要取决于机械反馈传动环节,具体说来就是滚柱丝杠的精度、阀芯与电机连接机构的精度,是机械精度决定了数字液压缸的控制精度(与此相比电机可以认为是精确的),目前我们一般采用的是0.008mm/300mm精度的滚珠丝杠,再考虑到其他机械环节,测试结果是数字液压缸可以达到0.015mm左右的控制精度。
3 纯脉冲控制只能实现液压缸的位移控制模式。这也是我们不采用步进电机而采用伺服电机的原因(但是步进电机价格便宜是其优势),另外控制的命令也不是脉冲控制。电液伺服液压缸一般都有位移控制模式和力控制模式,有的还有加速度控制模式。脉冲对应的是电机的角度,该角度直接对应着阀芯的位移和滚珠丝杠的位移。更为关键的是脉冲的频率都是定值比如发100个脉冲对应位移1mm,持时是1秒,位移控制模式这没有问题。当你控制力的时候就不行了,例如100个脉冲(1秒)对于压缩一个软弹簧可能达到10公斤的力,而压缩一个硬弹簧能达到100公斤,如果现在想用频率1赫兹幅值100公斤的正弦波对这两种弹簧加载,硬弹簧100个脉冲1秒就达到幅值了,软弹簧要1000个脉冲10秒才能达到幅值,所以说纯脉冲控制不能做力闭环控制,即使把脉冲的时间间隔调小也不行,因为我们事先根本不知道试件的刚度!目前一些电拉试验机就存在这样的问题,这实际是位移控制模式下的力判断。静态试验问题不大,动态试验就不行了。当然许多数字液压缸应用场合仅仅是定位用,所以脉冲控制方式就够了,也就不涉及力控制的问题了。
4 高频数字液压缸问题,我们采用小惯量高转速伺服电机(8000/分)进行过测试,大概能达到接近100赫兹,事实上此时要求电控硬件的处理能力至少达到3000赫兹,否则就无法比较完整再现波形。上世纪80年代德国申克公司就有1吨出力800赫兹的电液伺服缸,目前MTS公司也有1000赫兹的电液伺服缸,感兴趣可以去查查他们的资料,有比较简单的介绍。国内有2D数字阀也可以做到1000赫兹,基本原理和试验内容都可以查到。
5 最后说说数字液压缸夹持鸡蛋的问题,这实际是考验位移控制精度和同步问题,常规的做法是两个数字缸水平放置,两个活塞杆端部一定是平面,通过微调将鸡蛋夹持在两个平面之间,然后给两个数字缸发指令(一般是正弦波,相位差180度),前面说过数字液压缸控制精度0.015mm左右,我们测试的两缸不同步误差在0.03mm左右,当不同步误差超过0.05mm时,鸡蛋就会破裂了。
6 数字液压缸的困难,我们面临的困难是标准化和传动机构的加工工艺,标准化是希望能与现在的伺服液压缸对应,包括尺寸和油路等;传动机构的加工工艺非常关键,主要是保证加工精度,这是目前还没有完整解决的问题,这恰恰是影响数字液压缸精度的主要因素。

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  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-17 03:29
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2015-3-9 12:58:22 | 只看该作者
    邱教授好呀!我是亿美博杨涛,上次清华一别到现在好多年没见了,现在还好吧?

    看到您现在也在研究数字液压,十分高兴。这项技术就像我父亲说的那样,只要用过就会爱上,看来您也是有同感呀。一项好的技术需要大家共同推广才能让国家民族受益,我们非常希望看到更多的朋友一起推动数字液压技术的应用和发展。

    邱教授如果有时间,咱们找个地方我叫上家父一起聚聚呀。
  • TA的每日心情
    开心
    2018-4-29 11:11
  • 签到天数: 10 天

    [LV.3]偶尔看看II

    3#
    发表于 2015-3-9 16:55:26 | 只看该作者
    本帖最后由 dennispan 于 2015-3-9 16:56 编辑

    楼主列出的几点内容都是干货啊,支持

    该用户从未签到

    4#
    发表于 2015-3-9 20:36:51 www.iyeya.cn | 只看该作者
    大家需要的就是清晰的理论,精确的实验数据和根据特性结合的市场范围。赞一个!
  • TA的每日心情
    开心
    2017-5-7 10:33
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    5#
    发表于 2015-3-9 22:23:03 | 只看该作者
    和邱教授通过话了,邱教授也在步进脉冲缸上持续做了很多工作,将该技术的特点和特性给我做了详细解释,获益匪浅!
  • TA的每日心情
    开心
    2015-2-17 03:29
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    6#
    发表于 2015-3-10 00:34:01 | 只看该作者
    贝贝 发表于 2015-3-9 22:23
    和邱教授通过话了,邱教授也在步进脉冲缸上持续做了很多工作,将该技术的特点和特性给我做了详细解释,获益 ...

    真心希望更多的朋友一起推动数字液压技术的发展!国家好了才有企业好,企业好了我们大家自然也能好。赞贝贝老师对技术执着的探求精神!

    该用户从未签到

    7#
    发表于 2015-3-10 07:11:28 | 只看该作者
    研究了40年數字液压酸甜苦辣什么滋味都感受到了,企业用后一般很少写文章,写得最多的是东电,学校用后一般都要写文章,第一个学校用戶是海工大邢教授13年前用于六自由度平台,写了不少文章,第二个就是清华邱教授了也写了不少文章,第三个是天大肖教授了,第四个是航天大学祁教授也写了文章,对数字液压缸都进行了深入研宄和肯定,感谢这些教授们深入细致的工作。这四大名校对数字缸的深爱也增強了我们的信心,我们一定在大家的支持下将中国的數字液压产业推向新的高度。
  • TA的每日心情
    开心
    2017-5-7 10:33
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    8#
    发表于 2015-3-10 10:41:18 | 只看该作者
    对技术的追求,不只是原理,更重要的在于原理的验证,性能的测试及工程的推广。我们需要学习国外对技术的严谨追求,理论与实践的良好结合。感谢邱教授对这方面的贡献,也是我等技术人员学习的楷模!
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-2-27 10:51
  • 签到天数: 8 天

    [LV.3]偶尔看看II

    9#
    发表于 2015-4-11 12:04:00 | 只看该作者
    这边说要大家把数字缸推广,那边说不能公布细节,只希望我們免費替他們推销,从而把原本给老外的钱给他們。在某程度上留在他們口袋里的钱也等于留在国家里。
    老外买东西,原理及说明书等一大堆,有本事便仿制,但数字缸.....。

    该用户从未签到

    10#
     楼主| 发表于 2015-4-12 09:26:26 | 只看该作者
    最近这里的讨论又比较热烈了,特别有提到了六自由度的事情,可能主要是指Stewart平台,我们做过几个这样的平台,发几个照片供大家参考,谢谢。

    六自由度平台1.png (701.06 KB, 下载次数: 8)

    六自由度平台2.png (1.12 MB, 下载次数: 5)

    六自由度平台3.png (789.51 KB, 下载次数: 8)

    六自由度平台4.jpg (90.99 KB, 下载次数: 7)

    7ffa

    六自由度振动台.JPG (359.03 KB, 下载次数: 7)

    六自由度2000吨.jpg (222.28 KB, 下载次数: 8)

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