閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸的控制過程

在此通過使用閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸實現(xiàn)機床刀具快進-工進-快退的運動循環(huán)過程，來說明閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸的控制方法。

在加工工件的過程中，為了提高工作效率，刀具遇到工件前都希望刀具運動較快；在加工工件的過程中，刀具切削工件受到的阻力較大，為了避免刀具折斷，其運動速度應該放慢；刀具返回過程中不切削工件，同樣為了提高工作效率，希望刀具運動較快。在半自動機床上通常使用液壓缸來帶動刀具前進，如果使用傳統(tǒng)的控制方式，系統(tǒng)工作原理如圖39所示，系統(tǒng)的工作過程如下。

(1)快進。1YA、3YA通電，其余電磁鐵斷電，壓力油經(jīng)電磁閥1、2、3左位進入液壓缸右腔，推動液壓缸桿快速接近工件。

(2)工進。當液壓缸活塞桿前端固定的磁鐵靠近霍爾開關7，2SQ通電時，電磁鐵1YA、3YA、5YA通電，壓力油經(jīng)電磁閥1、2左位，電磁閥3右位，節(jié)流閥4進入液壓缸右腔，推動液壓缸活塞桿低速工進，切削工件。

(3)延時。當液壓缸活塞桿前端固定的磁鐵靠近霍爾開關8，3SQ通電時，電磁鐵1YA通電，其余電磁鐵斷電，液壓缸停止不動。

(4)快退。延時結(jié)束，電磁鐵1YA、4YA通電，其余電磁鐵斷電，壓力油經(jīng)電磁閥1、2進入液壓缸左腔，使液壓缸快速退回，直到液壓缸活塞桿前端固定的磁鐵靠近霍爾開關6，1SQ通電為止。

使用閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸實現(xiàn)上述運動，其流程圖如圖40所示。

(5)復位。判斷絕對脈沖存儲區(qū)的數(shù)據(jù)是否為零。如果是零，說明液壓缸在零位；如果不是零，說明液壓缸不在零位。不在零位，則反向旋轉(zhuǎn)步進電動機（圖40以1200Hz為例），當光電編碼器返回一個脈沖信號時，說明液壓缸后退了一個脈沖當量，絕對脈沖存儲區(qū)的數(shù)據(jù)減1，液壓缸后退到零位為止。

(6)開關判斷。開關按下，執(zhí)行運動，否則不動。

(7)報警。如果液壓缸不在零位說明在工作過程當中，即使此時按下開關也不能使液壓缸運動。

(8)快進。給步進電動機發(fā)送正向高速脈沖（圖40以1000Hz為例），同時當光電編碼器返回一個脈沖信號時，說明液壓缸前進了一個脈沖當量，絕對脈沖存儲區(qū)的數(shù)據(jù)1。

(9)工進。當液壓缸走到指定的位置（圖40以相對零位置6000個脈沖當量為例），即將開始加工工件時，降低發(fā)給步進電動機的正向脈沖速度（圖40以200Hz為例），同樣光電編碼器每返回一個脈沖信號，絕對脈沖存儲區(qū)的數(shù)據(jù)加1。

(10)延時。當液壓缸走到終點位置（圖40以相對零位置6400個脈沖當量為例），根據(jù)加工要求通常在終點位置停留一段時間，在數(shù)字液壓缸系統(tǒng)中，只需要是步進電動機停止旋轉(zhuǎn)，液壓缸就會停止運動。

(11)后退。延時結(jié)束后，反向旋轉(zhuǎn)步進電動機（圖40以1200Hz為例），當光電編碼器返回一個脈沖信號時，說明液壓缸后退了一個脈沖當量，這時絕對脈沖存儲區(qū)的數(shù)據(jù)減1，液壓缸后退到零位為止。

按照以上方法控制液壓缸運動的特點是；單片機絕對脈沖存儲區(qū)所存儲的數(shù)據(jù)和液壓缸相對于零點的位移是惟一對應的，不需使用會影響液壓缸控制精度的霍爾開關。通過以上方法就可以有效地保證液壓缸行程精度。

相對于傳統(tǒng)液壓執(zhí)行系統(tǒng)，數(shù)字液壓執(zhí)行系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)節(jié)少。實驗當中使用一個數(shù)字缸，實現(xiàn)了需要三個滑閥、一個節(jié)流閥、一個普通液壓缸所組成的一個液壓回路系統(tǒng)才能實現(xiàn)的所有功能。

(2)運動規(guī)律易于改變。數(shù)字液壓缸可以通過改變控制程序?qū)崿F(xiàn)其運動速度和位移的變化，而傳統(tǒng)液壓回路系統(tǒng)就不容易改變其速度和位移，需要增減液壓閥，改變回路結(jié)構(gòu)。

(3)控制精度高。滾珠絲杠的導程為10mm，步進電動機和光電編碼器的脈沖周期為l024PIR，數(shù)字液壓缸的精度可達到0.01mm。

(4)相對于開環(huán)控制數(shù)字液壓缸，閉環(huán)控制數(shù)字液壓缸能對系統(tǒng)溫度、壓力負載、內(nèi)泄及死區(qū)等因素對速度和位移產(chǎn)生的影響進行補償，并且控制精度進一步提高。