液压注塑机伺服泵流量与压力解耦控制方法

介绍一种液压注塑机伺服泵流量与压力解耦的控制方法。对液压注塑机伺服系统进行建模分析,详细分析伺服泵转速与转矩、流量与压力的解耦控制,采用切换控制策略对控制方法进行优化,实现了注塑周期中不同工艺过程的良好跟踪效果和控制精度,并提高了控制响应速度。     

注塑机电液控制系统能量效率对比研究

在同一注塑机上,对采用异步电动机驱动定量泵、变转速异步电动机驱动定量泵、异步电动机驱动变量泵、变转速异步电动机驱动变量泵、交流伺服电动机驱动定量泵,5种电液控制方案加工同一制品的能量效率进行理论分析和试验对比。建立不同控制回路电动机和液压泵功率传输数学模型,绘制出能量特性曲线,分析对比注塑机工作在保压和冷却工况下,液压系统和电动机驱动系统功率消耗。研究结果证实,在部分负载和空载工况,异步电动机驱动定量泵系统存在大的溢流、节流损失,效率低;在此基础上引入变转速控制,包络系统所需的流量,可减少电动机功率消耗,提高系统效率,能量效率与异步电动机驱动变量泵相当;异步电动机驱动变量泵系统,可完全消除液压系统的溢流损耗,但电动机仍存在较大的空转损耗,在此基础上引入变转速控制,使电动机输出功率与液压负载相匹配,可进一步提高能量利用率26.5%;研究也表明,采用交流伺服电动机驱动的定量泵系统能量效率最高,较异步电动机驱动的定量泵系统节能88%,并且结构简单、动态性能好。     

模型与条件PID补偿的永磁伺服电动机驱动液压源流量控制

针对变频异步电动机驱动液压源在实际应用中存在响应速度慢、控制精度差、控制参数不易掌握等缺陷,提出永磁伺服电动机驱动定量泵液压源的流量控制策略,将永磁伺服电动机动态特性好、控制精度高、节能等优点与定量泵结构简单、可靠性好、抗污染能力强等特点相结合,根据定量泵的转速、流量、压力特性关系和油液温度、黏度、弹性模量等相关参数建立电动机转速模型控制和条件比例积分微分(Proportion,integration,differentiation,PID)补偿控制,通过较易控制的电动机转速信号实现对定量泵输出流量的快速准确调节。控制系统充分利用模型开环控制的稳定性、及时性,快速接近目标流量,克服传统流量控制中实测流量信号延迟对系统响应造成严重迟滞的不良影响;通过条件阈值开启PID补偿控制,进一步消除流量偏差,提高系统精度;通过条件限幅限制系统超调量。仿真结果表明模型控制和条件PID补偿控制的可行性,试验结果证明,模型控制的系统响应接近于电动机转速开环控制,优于转速估算流量闭环控制,大幅领先于涡轮流量计实测流量反馈控制,并且具有很好的抗负载扰动能力;条件PID补偿控制能够完全消除由于系统参数非线性变化和模型简化带来的稳态误差,能够无误差地跟随目标流量斜坡响应。     

基于伺服泵控液压动力单元的注塑机节能研究

传统的注塑机采用阀控系统或者泵控系统,但是阀控系统有溢流损失,泵控系统响应较慢。基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机可以通过伺服电机动态调节定量泵转速,实现输出压力和流量与所需压力和流量相匹配,从而达到节能的目的。通过对传统注塑机液压系统动力单元的改造,研究新型注塑机的运行性能,分析其节能机理与效果,并与传统注塑机进行对比实验,进一步验证了基于伺服泵控液压动力单元的新型注塑机的优良节能特性。     

电控双泵液压源在注塑机上的节能研究

针对传统注塑机溢流损失严重、电力消耗大等问题,提出了一种通过控制异步伺服电机转矩和转速,以实现对注塑机输出压力和流量进行控制的方案。在该电机控制的液压动力源中,采用了串联双齿轮泵的方案,以满足大型注塑机瞬时大流量输出的要求。通过压力与流量反馈形成闭环控制,提高了输出压力与流量的控制精度,并大大提升了注塑机液压系统的节能效果。设计了利用电控双泵液压系统对传统注塑机液压系统改造的方案,并通过实验验证了异步电机伺服泵控系统在注塑机上的节能效果。     

伺服电机驱动定量泵液压源系统的恒功率特性

在定量泵液压系统中,将变频技术与恒功率控制相结合,利用永磁同步伺服电动机、交流伺服驱动器和齿轮泵构成一种除恒功率变量泵之外的新型的恒功率液压源系统,根据负载压力的变化,通过变频调速调节电机转速,以达到调整系统输出流量的目的,最终完成恒功率控制。该液压源系统具有结构简单、成本较低等特点,并将电信号传输速度快和恒功率控制的节能等优点集于一体。实验结果表明液压源系统具有较好的恒功率特性。     

基于液压泵伺服驱动的注塑机节能技术研究

介绍一种注塑机新型的液压泵伺服驱动及控制新技术,采用交流永磁同步伺服电机驱动液压油泵作为注塑机的驱动及控制系统,实现注塑机节能、动态响应快、压力控制稳定、低速性能优良等性能提升。通过实际试验和应用,新的驱动控制技术对于实现注塑机的节能技术进步和控制精度提高具有重要作用。     

无阀液压系统在注塑机中的节能分析

针对注塑机在国内外塑料制品行业的广泛应用,分析了无阀液压系统在注塑机中的节能应用。无阀液压系统也叫直驱式液压系统,即用调速电机直接驱动液压泵,实现对液压系统的控制。这是一种全局性的新型液压调速方式,采用变频器、异步电机、定量泵/变量泵的形式,省去复杂的变排量机构,通过改变电机的供电频率来调节电机转速,从而实现液压系统的流量调节,进而实现对液压系统的控制。其最重要的特点就是使用交流调速电机代替传统的伺服阀,集成了液压系统和交流调速系统的优点,更加环保、省油。     

注塑机交流伺服电动机驱动液压泵系统的应用及设计研究

交流伺服电动机驱动液压泵系统具备节能高效的特性,越来越广泛使用于注塑机。研究了交流伺服电动机与六种不同类型的泵组合的动力驱动源的性能特点及应用范围;研究了交流伺服电动机驱动液压泵系统与整机性能设计之间的特点;研究了交流伺服电动机驱动液压泵系统与三相交流异步电动机驱动液压泵系统之间的注射性能的不同点。根据交流伺服电动机是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的特点,开发现代非线性控制方法应用于注塑机上的研究,是提高注射成型控制性能的迫切需要解决的课题。根据注射成形特点,开发交流伺服控制器的控制性能。举例说明了交流伺服电动机驱动液压泵系统设计应用及需注意的问题。     

变转速液压调速系统转速模糊控制实验研究

针对变转速液压调速系统存在非线性、时变及调速精度低等技术问题,提出液压马达转速模糊控制策略。以伺服电动机驱动定量泵为动力源,设计了模糊控制器,实现了基于Lab VIEW测控平台的以电动机转速为控制量的马达转速模糊控制策略。在典型工况下,对模糊控制和传统PID控制调速系统的动态响应性能及抗负载干扰能力进行了实验对比分析,结果表明:所提方法比传统PID模糊控制具有更好的鲁棒性,且两种控制方式的动态响应特性相近。     

The high response and high efficiency velocity control of a hydraulic injection molding machine using a variable rotational speed electro-hydraulic pump-controlled system

High response and high efficiency velocity control of a hydraulic injection molding machine (HIMM) is requested especially for the process of high-tech industries, such as CD and DVD disks, plastic optical lens, light guide plates, etc. Instead of the hydraulic valve-controlled systems that have the problem of low energy efficiency but have been used widely in today’s HIMMs, the paper develops a high response and high energy efficiency electro-hydraulic pump-controlled system driven by a variable rotational speed AC servo motor for achieving high response and high efficiency velocity control in HIMMs. A constant displacement axial piston pump combined with the AC servo motor is developed in this research as the high response electro-hydraulic pump-controlled system for the HIMMs. For that, the control strategy, signed-distance fuzzy sliding mode control (SD-FSMC) is developed to simplify the fuzzy rule base through the sliding surface for practical applications. The developed high response variable rotational speed electro-hydraulic pump-controlled system controlled by SD-FSMC is implemented and verified experimentally for velocity control with various velocity targets and external loading conditions. Furthermore, the energy efficiencies of different experiments are analyzed and compared precisely by the power quality recorder used to measure the electrical power consumed by the AC servo motor.     

注塑机变频驱动节能分析与控制系统研究

传统注塑机定量液压泵以恒定的转速提供恒定流量,造成较大的溢流损失。采用比例流量、比例压力信号动态控制变频器的输出频率,从而控制液压泵电动机的转速,适应不同工作阶段的压力和流量需要,大大减少溢流损失,实现变压节能。改造后的液压系统节能效果明显。     

基于矩阵回路的锻造操作机能量回收及控制参数的设计方法

针对阀控式锻造操作机液压系统能源利用效率低、能耗大的问题,基于液压矩阵回路,利用泵/马达能量传递单元以及矩阵阀组的灵活组合,设计了能量回收液压系统,结合恒定压差的伺服控制方法,实现了对锻造操作机大车行走、夹钳下降两种动作的能量回收,为验证节能特性,进行了仿真和模拟实验。结果表明：夹钳下降动作中,蓄能器回收了重力势能的39.2%;大车行走过程中,蓄能器回收了惯性势能的37.1%;采用能量回收系统后,泵源输出能量比原系统减少约13%。能量回收液压系统及恒定压差伺服控制方法实现了对锻造操作机两种动作的能量回收,为多执行器系统的节能发展提供了指导。     

伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统研究

由伺服电机和液压泵组成的新型泵控系统已经应用于液压机械设备中,为解决大型液压机对液压动力源高压大流量输出的要求,在传统伺服电机泵控系统中引入了高压主泵和低压副泵,并通过双泵切换来实现高压大流量输出。通过控制器与伺服电机控制电机输出转矩和转速,进而实现对输出压力和流量的控制。通过合流阀块实现对双泵合流与分流的控制,进而实现液压系统的大流量或高压力输出。以液压机一个工作循环为基础进行了性能试验,结果表明该液压动力系统满足压力、流量设计要求,响应速度快,控制精度高。     

The concurrent implementation of high velocity control performance and high energy efficiency for hydraulic injection moulding machines

A high servo control response and a high energy efficiency, which are difficult to achieve simultaneously, are requested in hydraulic servo systems of current hydraulic injection moulding machines. This investigation develops new solutions to concurrently implement energy-saving control and velocity control for simultaneously realising high velocity control response and high energy efficiency for injection moulding machines. Two different hydraulic pump systems, including a variable displacement pump and a variable rotational speed pump, are developed and in each one of them two different energy-saving control concepts, such as load-sensing control and constant supply pressure control, are implemented. Thus, for verifying the feasibility of the integrated control systems and comparing the energy-saving effects, velocity control of the hydraulic cylinder can be integrated with four different energy-saving control systems (ESCSs) and also the conventional hydraulic system without energy-saving control. A fuzzy sliding mode control that can simplify the complex fuzzy rule bases is used for solving the complex two-input two-output systems. The experimental results show the excellent performance of the integrated concurrent control systems.