液压激振偏置调节装置、方法和液压激振系统

1.本发明涉及液压激振系统，具体地，涉及一种液压激振偏置调节装置。另外，还涉及一种液压激振偏置调节方法和液压激振系统。


背景技术：

2.液压激振系统在多个领域具有广泛应用，由于其功率密度大，位移和推力大，可控参数多等优势，广泛应用于车辆、建筑、海洋、航空航天、核工业等产业。
3.当前广泛采用的电液振动设备包括旋转阀控振动设备，例如，授权公告号为cn104763604b的中国发明专利公开了一种用于控制液压激振系统的交变配流泵，利用旋转配流盘连续旋转直接输出交变液流，然而由于交变配流泵及泵控液压缸中存在泄漏、摩擦等非线性因素，会导致双向液流不完全对称，泵控液压缸双向速度不完全匹配，液压缸位移中位值会随激振过程发生偏移。由于交变配流泵是直接通过配流盘旋转生成交变液流，其本身若存在天然不对称特性，无法通过对内部零部件的控制实现对液压缸偏置的调节。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种液压激振偏置调节装置，该液压激振偏置调节装置能够对激振过程中液压缸的偏置进行调节，使得液压缸的双向液流对称，确保液压缸的双向速度相互匹配，达到液压缸位移的中位值保持不变的设定需求。
5.进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种液压激振系统，该液压激振系统在激振过程中，液压缸的位移的中位值不会产生偏移，符合设定需求。
6.本发明还要解决的技术问题是提供一种液压激振偏置调节方法，该液压激振偏置调节方法能够对激振过程中液压缸的偏置进行调节，使得液压缸的双向液流对称，确保液压缸的双向速度相互匹配，达到液压缸位移的设定需求。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压激振偏置调节装置，该液压激振偏置调节装置包括：伺服阀，所述伺服阀设于双作用液压缸与交变配流泵之间，以能够调节所述交变配流泵输入所述双作用液压缸的交变液流的流量大小；位移传感器，所述位移传感器用于检测所述双作用液压缸的实际位移信号；控制器，所述控制器分别与所述位移传感器和所述伺服阀电连接，所述控制器用于执行以下操作：获取所述实际位移信号，得出目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差；根据所述偏差控制输出偏差控制信号，以调整所述伺服阀的阀口开度，对所述双作用液压缸的位移和速度进行偏置补偿。
8.具体地，根据所述偏差控制输出偏差控制信号包括：根据所述目标位移信号，获取目标速度；若所述目标速度大于等于0，将所述偏差作为所述偏差控制信号；若所述目标速度小于0，将所述偏差取反作为所述偏差控制信号；根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀的控制电流，以调整所述伺服阀的阀口开度，对所述双作用液压缸的位移和速度进行偏置补偿。
9.具体地，所述控制器包括pid控制器，所述pid控制器根据所述偏差控制信号调节
所述伺服阀的控制电流。
10.优选地，所述pid控制器为分段pid控制器，所述分段pid控制器执行以下操作：当所述目标速度的绝对值大于等于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第一比例系数；当所述目标速度的绝对值小于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第二比例系数；其中，所述第一比例系数小于所述第二比例系数。
11.优选地，所述控制器还用于执行以下操作：获取所述双作用液压缸的位移的目标正弦曲线，在每一个周期内对所述双作用液压缸的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出所述双作用液压缸的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制所述伺服阀进行相位修正，其中，计算相位差ψ的式子如下：
[0012][0013]
其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，xi为第i次采样的所述双作用液压缸的实际位移信号。
[0014]
进一步地，本发明提供了一种液压激振系统，包括上述技术方案中任一项所述的液压激振偏置调节装置。
[0015]
相对应地，本发明还提供一种液压激振偏置调节方法，用于输出交变液流的交变配流泵与双作用液压缸之间设置伺服阀，该方法包括以下步骤：获取所述双作用液压缸的实际位移信号，得出目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差；根据所述偏差控制输出偏差控制信号，以调整所述伺服阀的阀口开度，对所述双作用液压缸的位移和速度进行偏置补偿。
[0016]
具体地，得出所述目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差包括以下步骤：根据所述目标位移信号，获取目标速度；对所述目标速度判断，若所述目标速度大于等于0，将所述偏差作为偏差控制信号；若所述目标速度小于0，将所述偏差取反作为所述偏差控制信号；根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀的控制电流，以调整所述伺服阀的阀口开度，对所述双作用液压缸的位移和速度进行偏置补偿。
[0017]
优选地，通过pid控制根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀的控制电流，其中，所述pid控制采用分段pid控制，包括以下步骤：当所述目标速度的绝对值大于等于设定值时，所述分段pid控制的比例参数设置为第一比例系数；当所述目标速度的绝对值小于设定值时，所述分段pid控制的比例参数设置为第二比例系数；其中，所述第一比例系数小于所述第二比例系数。
[0018]
优选地，该方法还包括以下步骤：获取所述双作用液压缸的位移的目标正弦曲线，在一个周期内对所述双作用液压缸的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出所述双作用液压缸的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制所述伺服阀进行相位修正，其中，计算相位差ψ的式子如下：
[0019][0020]
其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，xi为第i次采样的所述双作用液压缸的实际位移信号。
[0021]
通过上述方案，本发明的有益效果如下：
[0022]
本发明液压激振偏置调节装置在双作用液压缸与交变配流泵之间设置有伺服阀，在交变配流泵通过伺服阀持续向双作用液压缸输入交变液流的过程中，位移传感器会实时的检测双作用液压缸的实际位移信号，而通过控制器将该实际位移信号与目标位移信号进行比对，从而得出目标位移信号与实际位移信号之间的偏差，而由于伺服阀的阀口开度与其控制电流的大小相关，因此可根据得到的偏差输出偏差控制信号，从而根据该输出偏差控制信号控制伺服阀的控制电流，进而调整伺服阀的阀口开度，使得交变配流泵通过伺服阀输入双作用液压缸的双向流量同步减小，实现对双作用液压缸的位移和速度的偏置补偿，确保双作用液压缸的位移满足设定目标，不发生偏移。
[0023]
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0024]
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0025]
图1是本发明液压激振偏置调节装置的具体实施例的连接示意图；
[0026]
图2是交变配流泵的工作原理示意图；
[0027]
图3是交变配流泵控制液压缸的时间-位移运动特性图；
[0028]
图4是交变配流泵控制液压缸的位移-速度运动特性；
[0029]
图5是本发明液压激振偏置调节装置的分段pid控制的一种具体实施例的分段示意图；
[0030]
图6是本发明液压激振偏置调节装置的第一种具体实施方式的原理框图；
[0031]
图7是本发明液压激振偏置调节装置的第二种具体实施方式的原理框图；
[0032]
图8是液压缸由交变配流泵直接控制与通过本发明液压激振偏置调节装置控制的位移曲线图；
[0033]
图9是液压缸由交变配流泵直接控制与通过本发明液压激振偏置调节装置控制的位移中位值变化图；
[0034]
图10是本发明液压激振偏置调节装置的伺服阀的阀芯位移占全程百分比曲线图。
[0035]
附图标记说明
[0036]
1交变配流泵
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2伺服阀
[0037]
3双作用液压缸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
4位移传感器
[0038]
5控制器
具体实施方式
[0039]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
[0040]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“形成”、“设有”、“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，连接可以是直接连接，也可以是通过中间媒介进行间接的连接，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间连接件间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0041]
本发明提供了一种液压激振偏置调节装置，参见图1，作为本发明液压激振偏置调节装置的一种具体实施例，其包括伺服阀2、位移传感器4和控制器5，其中，伺服阀2设于双作用液压缸3与交变配流泵1之间，以能够调节交变配流泵1输入双作用液压缸3的交变液流的流量大小，具体地，伺服阀2的p油口和t油口连接交变配流泵1的两个出油口，伺服阀2的a油口和b油口分别连接双作用液压缸3的两个工作腔接口，在工作状态下，伺服阀2的阀口打开，使得p油口连通a油口与b油口等两个油口中的一个油口，t油口连通两个油口中的另一个油口，交变配流泵1向p油口和t油口持续输入交变液流，从而控制双作用液压缸3进行激振，位移传感器4设置为用于检测双作用液压缸3的实际位移信号，控制器5分别与位移传感器4和伺服阀2电连接，控制器5用于执行以下操作：获取实际位移信号，得出目标位移信号与实际位移信号之间偏差；根据该偏差控制输出偏差控制信号，以调整伺服阀2的阀口开度，对双作用液压缸3的位移和速度进行偏置补偿。
[0042]
需要说明的是，交变配流泵1为能够自身输出交变液流的液压控制泵，并能够自身控制交变液流的频率和输出流量，进而控制双作用液压缸3的往复频率和激振振幅，交变配流泵1的结构形式是多样的，其中，作为交变配流泵1的一种具体结构形式，其主要包括固定配流盘、旋转配流盘、柱塞缸体和斜盘，旋转配流盘的后端面与固定配流盘的前端面接触，旋转配流盘的前端面与柱塞缸体接触，柱塞缸体沿周向分布有多个圆孔，在每个圆孔中分别插有柱塞，多个柱塞能够沿柱塞缸体的轴向移动，而在多个柱塞的前端设置斜盘，斜盘的旋转轴线与柱塞缸体的轴线之间成一夹角，工作时，各柱塞在柱塞缸体内液压油的作用下压紧在斜盘的工作面上，从而使得各柱塞伸出柱塞缸体端面的长度不同；固定配流盘的工作断面形成直径不同的内外两道环形槽，两条环形槽沿轴向向内延伸，内环形槽连接双作用液压缸3的一个工作腔接口，外环形槽连接双作用液压缸3的另一个工作腔接口；旋转配流盘上开设有两条截面为弧形的内配流通道i和外配流通道ii；在交变配流泵1工作时，通过连续转动柱塞缸体，在斜盘的作用下，使柱塞在柱塞缸体内作往复运动，形成相位固定的吸油区和排油区，通过驱动旋转配流盘转动，实现旋转配流盘相对于固定配流盘的旋转，以及旋转配流盘相对于柱塞缸体的旋转，使旋转配流盘的两条配流通道i、ii与柱塞缸体的吸油区和排油区的接触面积发生变化，如图2所示，定义旋转配流盘的两条配流通道i、ii的旋转角零点，即φ＝0
°
，旋转配流盘的内配流通道i与柱塞缸体吸油区和排油区的接触面积相同，旋转配流盘的外配流通道ii与柱塞缸体的吸油区和排油区的接触面积相同，即固定配流盘的内环形槽d的输入流量和外环形槽c的输出流量为零；随着旋转配流盘的旋转，交变
配流泵的输入输出流量发生如下变化：
[0043]0°
＜φ＜90
°
：旋转配流盘的内配流通道i与柱塞缸体的吸油区的接触面积以及旋转配流盘的外配流通道ii与柱塞缸体的排油区的接触面积逐渐变大，则固定配流盘的内环形槽d的输入流量和外环形槽c的输出流量同时变大；
[0044]
φ＝90
°
：固定配流盘的内环形槽d的输入流量和外环形槽c的输出流量达到最大；
[0045]
90
°
＜φ＜180
°
：旋转配流盘的内配流通道i与柱塞缸体的吸油区的接触面积以及旋转配流盘的外配流通道ii与柱塞缸体的排油区的接触面积逐渐变小，则固定配流盘的内环形槽d的输入流量和外环形槽c的输出流量同时变小；
[0046]
φ＝180
°
：固定配流盘的内环形槽d的输入流量和外环形槽c的输出流量减小到零；
[0047]
180
°
＜φ＜270
°
：旋转配流盘的外配流通道ii与柱塞缸体的吸油区的接触面积以及旋转配流盘的内配流通道i与柱塞缸体的排油区的接触面积逐渐变大，则固定配流盘的外环形槽c的输入流量和内环形槽d的输出流量同时变大；
[0048]
φ＝270
°
：固定配流盘的外环形槽c的输入流量和内环形槽d的输出流量达到最大；
[0049]
270
°
＜φ＜360
°
：旋转配流盘的外配流通道ii与柱塞缸体的吸油区的接触面积以及旋转配流盘的内配流通道i与柱塞缸体的排油区的接触面积逐渐变小，则固定配流盘的外环形槽c的输入流量和内环形槽d的输出流量同时变小；
[0050]
φ＝360
°
：固定配流盘5的外环形槽c的输入流量和内环形槽d的输出流量减小到零；
[0051]
如此循环，交变配流泵1的两油口就会形成流量和方向都交替变化的油液，从而驱动双作用液压缸3往复运动。而通过改变旋转配流盘转速，使得双作用液压缸3的往复频率随之变化；通过改变缸体转速(柱塞缸体转速)，使得柱塞泵的输出流量改变，以使得双作用液压缸3的激振幅值产生变化；通过改变斜盘角度，也可以改变柱塞泵的排量，以使得双作用液压缸3的激振幅值产生变化。具体地，该交变配流泵1可选用中国发明专利(授权公告号：cn104763604b)公开的一种用于控制液压激振系统的交变配流泵，此外，除了上述所描述的交变配流泵的具体结构，该交变配流泵1也可选用中国发明专利(申请公开号：cn115306666 a)公开的液压控制泵。
[0052]
而在激振过程中，交变配流泵1自身只能够粗控激振幅值，而本技术在交变配流泵1与双作用液压缸3之间设置伺服阀2，伺服阀2优选为电液伺服阀，其阀口的开度同伺服阀2的控制电流正相关，通过调节伺服阀2的控制电流，便能够改变通向双作用液压缸3的双向液流流量(a油口和b油口的液流流量)，而伺服阀2的动态响应快且控制精度高，因此通过控制器5将该实际位移信号与目标位移信号进行比对，从而得到目标位移信号与实际位移信号之间的偏差，得出偏差控制信号，根据该偏差控制信号控制伺服阀2的控制电流，进而调整伺服阀2的阀口开度，使得交变配流泵1通过伺服阀2输入双作用液压缸3的双向流量同步减小，实现对双作用液压缸3的位移和速度的偏置补偿，通过伺服阀2实现对激振幅值的精确控制，确保双作用液压缸3的位移满足设定目标，不发生偏移。另外，参见图1，伺服阀2为三位四通电磁换向阀，由于交变配流泵1自身便能够产生交变液流，因此伺服阀2在对该交变液流控制时，只需要在单方向较大开度处调节即可，伺服阀2的阀芯无需像纯阀控激振系
统一样在零位附近正负交替运动，即伺服阀2不会在上位和下位(图1所示方位)来回交替切换，避免了切换过程中，伺服阀2的阀口开度过小，而导致过多的节流损失；而由于伺服阀2只需要在单方向进行阀口开度的调节，因此伺服阀2也可以选用二位四通电磁换向阀，伺服阀2是多样的，只要具有单方向进行阀口开度的调节作用即可。
[0053]
图3为交变配流泵1控制液压缸(双作用液压缸3)的时间-位移运动特性，其中实线为交变配流泵1直接控制液压缸的实际位移曲线，而虚线为交变配流泵1控制液压缸的目标位移曲线，目标位移曲线即为理想位移曲线，而实际位移曲线与目标位移曲线在同一时间之间存在偏差时，需要通过控制伺服阀2的阀口开度，来控制通向双作用液压缸3的双向流量大小，从而调节双作用液压缸3的位移速度，而双作用液压缸3的位移具有正负，其位移速度对应的也存在正负，参见图3，根据位移速度的正负变化，将目标位移曲线从左到右分为第ⅰ象限、第ⅱ象限、第ⅲ象限和第ⅳ象限。图4为与图3相对应位移-速度运动特性，并对应图3进行象限划分，其中，在第ⅰ象限和第ⅳ象限中，目标速度为正，当实际速度大于目标速度时，需要控制伺服阀2的阀口开度变小，以降低双作用液压缸3的位移变化幅度，当实际速度小于目标速度时，则控制伺服阀2的阀口开度变大，以增大双作用液压缸3的位移变化幅度；在第ⅱ象限和第ⅲ象限，目标速度为负，当实际速度大于目标速度时，需要控制伺服阀2的阀口开度变大，以增大双作用液压缸3的位移变化幅度，当实际速度小于目标速度时，则控制伺服阀2的阀口开度变小，以降低双作用液压缸3的位移变化幅度；根据不同的象限分区采用不同的控制方式，以补偿目标位移和实际位移之间的偏差，使得实际位移曲线能够与实际位移相吻合，即根据不同的象限分区，输出不同的偏差控制信号，具体如下：
[0054]
根据目标位移信号，获取目标速度；
[0055]
若所述目标速度大于等于0，将所述偏差作为所述偏差控制信号；若所述目标速度小于0，将所述偏差取反作为所述偏差控制信号；
[0056]
根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀2的控制电流，以调整所述伺服阀2的阀口开度，对所述双作用液压缸3的位移和速度进行偏置补偿。
[0057]
具体地，控制器5包括pid控制器，将偏差控制信号按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，从而根据该控制量调节伺服阀2的控制电流，以能够调整伺服阀2的阀口开度，pid控制算法简单、鲁棒性好且可靠性高。
[0058]
需要说明的是，在对双作用液压缸3的位移进行调节的过程中，会存在需要调节伺服阀2的阀口开度增大，而此时伺服阀2的阀口开度已经处于最大状态的情况发生，因此，该状态下，控制器5识别伺服阀2的控制电流已达到最大值时，控制器5控制交变配流泵1的缸体转速和/或斜盘角度，即增大交变配流泵1输出的最大流量的大小，从而改变双作用液压缸3的位移曲线的最大幅值，使得伺服阀2能够继续对双作用液压缸3的位移和速度进行偏置补偿。
[0059]
参见图4，当位移在零点附近时，速度为极值(极大值或极小值)，即速度较快，而当位移达到极值(极大值或极小值)时，速度或产生换向，速度较慢。而这两种控制状态下的控制需求有较大不同，因此图4中液压缸的目标位移曲线根据速度快慢进行分段，即将每个象限分区按照速度快慢分为两段，从而形成图5中所示的
①
～
⑧
分段，对于
①
、
④
、
⑤
和
⑧
段，交变配流泵1的输出流量较大，双作用液压缸3处于运动速度较快的状态，因此该情况下将pid控制器设置较小的比例系数参数，以防止调整幅度过大，产生超调；对于
②
、
③
、
⑥
和
⑦
段，交变配流泵1的输出流量较小，双作用液压缸3处于运动速度较慢的状态，其运动速度接近于0，因此该情况下将pid控制器设置较大的比例系数参数，以加大调节效力。对应的，该pid控制器为分段pid控制器，该分段pid控制器执行以下操作：
[0060]
当所述目标速度的绝对值大于等于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第一比例系数；
[0061]
当所述目标速度的绝对值小于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第二比例系数；
[0062]
其中，所述第一比例系数小于所述第二比例系数。
[0063]
作为本发明液压激振偏置调节装置的第一种具体实施方式，参见图5，目标正弦曲线(液压缸位移-时间曲线)由目标频率和目标幅值组成，交变配流泵1输出的交变液流的流量由旋转配流盘转速、缸体转速和斜盘角度控制，且交变配流泵1输出的交变液流通过伺服阀2输入双作用液压缸3，控制伺服阀2的阀口开度以能够调整通向双作用液压缸3的双向流量的大小，在激振过程中，通过位移传感器4对双作用液压缸3的实际位移进行监测，形成实际位移曲线，将该实际位移曲线与目标正弦曲线相比较，并对目标位移信号求取微分得到目标速度，若目标速度大于等于0，将位移信号与实际位移信号之间偏差直接作为偏差控制信号；若目标速度小于0，将该偏差取反作为偏差控制信号，分段pid控制器将偏差控制信号按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，从而根据该控制量调节伺服阀2的控制电流，以能够调整伺服阀2的阀口开度，且根据目标速度的绝对值大小，采用不同的比例系数参数，实现对双作用液压缸3的位移和速度的偏置补偿。
[0064]
需要说明的是，在液压激振过程中，交变配流泵1的实际输出液流的相位，会与目标正弦曲线存在一定的偏差。在长期激振下，以目标正弦曲线为控制目标，会导致双作用液压缸3的实际位移曲线与目标正弦曲线之间的相位差加大，尤其当目标正弦曲线和实际位移曲线的速度零点位置相差较大时，难以通过控制伺服阀2进行补偿。作为本发明液压激振偏置调节装置的优选实施方式，参见图7，本发明液压激振偏置调节装置的控制器5还包括以下操作，以识别实际位移曲线与目标正弦曲线的相位差，控制相位补偿：
[0065]
获取双作用液压缸3的位移的目标正弦曲线，在每一个周期内对双作用液压缸3的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出双作用液压缸3的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制伺服阀2进行相位修正。
[0066]
其中，目标正弦曲线与实际位移曲线之间的误差err可以通过方差描述，即：
[0067][0068]
其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，a为目标正弦曲线的幅值，xi为第i次采样的所述双作用液压缸3的实际位移信号；
[0069]
通过误差err对ψ求偏导，可得：
[0070][0071]
使得上式为零时，误差err达到极小值，据此可得出计算相位差ψ的式子为：
[0072][0073]
为了能够更好地体现本发明液压激振偏置调节装置在激振过程中对双作用液压缸3的位移补偿效果，如图8所示，其中“无控制”表示为交变配流泵1直接控制的液压缸的位移曲线图，“控制”表示为通过本发明液压激振偏置调节装置控制的液压缸的位移曲线图，可以明显的看出，在本发明液压激振偏置调节装置的控制下，相比于交变配流泵1直接控制，液压缸的位移曲线上下更加对称；进一步地，如图9所示的两种控制方式下液压缸的位移中位值随时间的变化趋势，与交变配流泵1直接控制相比，在本发明液压激振偏置调节装置的控制下的液压缸的位移中位值逐步稳定，从而使得液压缸的位移满足设定目标，能够有效抑制漂移现象，即避免液压缸的位移产生偏移。同时，在液压激振过程中，本发明液压激振偏置调节装置是通过控制伺服阀2的阀芯移动以进行偏置调节，根据节流阀原理，阀口开度越小，节流效应越明显，节流损失越大，而本发明液压激振偏置调节装置的伺服阀2在偏置补偿过程中，其阀芯基本处于单向较大开度，交变液流通过交变配流泵1产生，因此，如图10所示，本发明液压激振偏置调节装置的伺服阀2的阀芯位移占全行程百分比基本全部在70％以上，且大部分处于80％以上，在偏置调节过程中，本发明液压激振偏置调节装置的节流损失较小。
[0074]
进一步地，本发明还提供一种液压激振系统，该液压激振系统包括本发明提供的液压激振偏置调节装置，具备其一切有益效果，在此不再过多赘述。
[0075]
与本发明液压激振偏置调节装置相对应的，本发明还提供一种液压激振偏置调节方法，可优选采用本发明液压激振偏置调节装置进行实现，具体地，将伺服阀2设置在用于输出交变液流的交变配流泵1与双作用液压缸3之间，本发明液压激振偏置调节方法包括以下步骤：
[0076]
获取双作用液压缸3的实际位移信号，得出目标位移信号与实际位移信号之间偏差；
[0077]
根据偏差控制输出偏差控制信号，以调整伺服阀2的阀口开度，对双作用液压缸3的位移和速度进行偏置补偿。
[0078]
具体地，得出目标位移信号与实际位移信号之间偏差包括以下步骤：
[0079]
根据目标位移信号，获取目标速度；
[0080]
对目标速度判断，若目标速度大于等于0，将偏差作为偏差控制信号；若目标速度小于0，将偏差取反作为偏差控制信号；
[0081]
根据偏差控制信号调节伺服阀2的控制电流，以调整伺服阀2的阀口开度，对双作用液压缸3的位移和速度进行偏置补偿。
[0082]
优选地，通过pid控制根据偏差控制信号调节伺服阀2的控制电流，其中，pid控制采用分段pid控制，包括以下步骤：
[0083]
当目标速度的绝对值大于等于设定值时，分段pid控制的比例参数设置为第一比例系数；
[0084]
当目标速度的绝对值小于设定值时，分段pid控制的比例参数设置为第二比例系数；
[0085]
其中，第一比例系数小于第二比例系数。
[0086]
进一步地优选地，该方法还包括以下步骤：
[0087]
获取双作用液压缸3的位移的目标正弦曲线，在一个周期内对双作用液压缸3的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出双作用液压缸3的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制伺服阀2进行相位修正，其中，计算相位差ψ的式子如下：
[0088][0089]
其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，xi为第i次采样的双作用液压缸3的实际位移信号。
[0090]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0091]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0092]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种液压激振偏置调节装置，其特征在于，包括：伺服阀(2)，所述伺服阀(2)设于双作用液压缸(3)与交变配流泵(1)之间，以能够调节所述交变配流泵(1)输入所述双作用液压缸(3)的交变液流的流量大小；位移传感器(4)，所述位移传感器(4)用于检测所述双作用液压缸(3)的实际位移信号；控制器(5)，所述控制器(5)分别与所述位移传感器(4)和所述伺服阀(2)电连接，所述控制器(5)用于执行以下操作：获取所述实际位移信号，得出目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差；根据所述偏差控制输出偏差控制信号，以调整所述伺服阀(2)的阀口开度，对所述双作用液压缸(3)的位移和速度进行偏置补偿。2.根据权利要求1所述的液压激振偏置调节装置，其特征在于，根据所述偏差控制输出偏差控制信号包括：根据所述目标位移信号，获取目标速度；若所述目标速度大于等于0，将所述偏差作为所述偏差控制信号；若所述目标速度小于0，将所述偏差取反作为所述偏差控制信号；根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀(2)的控制电流，以调整所述伺服阀(2)的阀口开度，对所述双作用液压缸(3)的位移和速度进行偏置补偿。3.根据权利要求2所述的液压激振偏置调节装置，其特征在于，所述控制器(5)包括pid控制器，所述pid控制器根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀(2)的控制电流。4.根据权利要求3所述的液压激振偏置调节装置，其特征在于，所述pid控制器为分段pid控制器，所述分段pid控制器执行以下操作：当所述目标速度的绝对值大于等于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第一比例系数；当所述目标速度的绝对值小于设定值时，所述分段pid控制器的比例参数设置为第二比例系数；其中，所述第一比例系数小于所述第二比例系数。5.根据权利要求1所述的液压激振偏置调节装置，其特征在于，所述控制器(5)还用于执行以下操作：获取所述双作用液压缸(3)的位移的目标正弦曲线，在每一个周期内对所述双作用液压缸(3)的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出所述双作用液压缸(3)的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制所述伺服阀(2)进行相位修正，其中，计算相位差ψ的式子如下：其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，x
i
为第i次采样的所述双作用液压缸(3)的实际位移信号。6.一种液压激振系统，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的液压激振偏置调
节装置。7.一种液压激振偏置调节方法，其特征在于，用于输出交变液流的交变配流泵(1)与双作用液压缸(3)之间设置伺服阀(2)，该方法包括以下步骤：获取所述双作用液压缸(3)的实际位移信号，得出目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差；根据所述偏差控制输出偏差控制信号，以调整所述伺服阀(2)的阀口开度，对所述双作用液压缸(3)的位移和速度进行偏置补偿。8.根据权利要求7所述的液压激振偏置调节方法，其特征在于，得出所述目标位移信号与所述实际位移信号之间偏差包括以下步骤：根据所述目标位移信号，获取目标速度；对所述目标速度判断，若所述目标速度大于等于0，将所述偏差作为偏差控制信号；若所述目标速度小于0，将所述偏差取反作为所述偏差控制信号；根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀(2)的控制电流，以调整所述伺服阀(2)的阀口开度，对所述双作用液压缸(3)的位移和速度进行偏置补偿。9.根据权利要求8所述的液压激振偏置调节方法，其特征在于，通过pid控制根据所述偏差控制信号调节所述伺服阀(2)的控制电流，其中，所述pid控制采用分段pid控制，包括以下步骤：当所述目标速度的绝对值大于等于设定值时，所述分段pid控制的比例参数设置为第一比例系数；当所述目标速度的绝对值小于设定值时，所述分段pid控制的比例参数设置为第二比例系数；其中，所述第一比例系数小于所述第二比例系数。10.根据权利要求9所述的液压激振偏置调节方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：获取所述双作用液压缸(3)的位移的目标正弦曲线，在一个周期内对所述双作用液压缸(3)的实际位移信号多次采样，形成实际位移曲线，根据多次采样结果计算得出所述双作用液压缸(3)的位移的目标正弦曲线与实际位移曲线的相位差，以在下一个周期内控制所述伺服阀(2)进行相位修正，其中，计算相位差ψ的式子如下：其中，n为一个周期内的采样点数量，i为采样序号，x
i
为第i次采样的所述双作用液压缸(3)的实际位移信号。

技术总结
本发明涉及液压激振系统，提供一种液压激振偏置调节装置，包括伺服阀，伺服阀设于双作用液压缸与交变配流泵之间，以能够调节交变配流泵输入双作用液压缸的交变液流的流量大小；位移传感器，位移传感器用于检测双作用液压缸的实际位移信号；控制器，控制器分别与位移传感器和伺服阀电连接，控制器用于执行以下操作：获取实际位移信号，得出目标位移信号与实际位移信号之间偏差；根据偏差控制输出偏差控制信号，以调整伺服阀的阀口开度，对双作用液压缸的位移和速度进行偏置补偿。本发明液压激振偏置调节装置能够对激振过程中液压缸的位移进行偏置调节，确保液压缸位移满足设定需求。本发明还提供一种液压激振偏置调节方法和液压激振系统。液压激振系统。液压激振系统。


技术研发人员：张傲 葛正 任宇 钱爽
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/21