Le système de commande hydraulique est composé d'éléments de commande hydraulique et de transducteurs. Ces composants comprennent généralement des vannes de commande hydraulique, des pompes, etc. La technologie de commande hydraulique est un aspect crucial de la technologie de commande automatique et est connue pour ses caractéristiques uniques, ses avantages importants et son rôle indispensable. Cette technologie représente l'intégration des fluides électromécaniques et est démontrée [...]
Le système de commande hydraulique est composé d'éléments de commande hydraulique et de transducteurs. Ces composants comprennent généralement des vannes de commande hydrauliques, des pompes, etc.
La technologie de contrôle hydraulique est un aspect crucial de la technologie de contrôle automatique et est connue pour ses caractéristiques uniques, ses avantages importants et son rôle indispensable.
Cette technologie représente l'intégration des fluides électromécaniques et est démontrée dans le système de commande hydraulique électrique, qui utilise des systèmes dynamiques et à rétroaction négative. Le système de commande hydraulique est un système dynamique qui intègre les fonctions mécaniques, électriques et de commande. systèmes hydrauliques.
La technologie de contrôle hydraulique a été largement adoptée dans diverses industries, notamment la fabrication d'équipements, l'automobile, l'aérospatiale, l'armement, la métallurgie, le transport maritime, l'ingénierie médicale, etc.
Tout comme le système de contrôle électromécanique, le système de contrôle hydraulique peut être divisé en deux catégories : le contrôle en boucle ouverte et le contrôle en boucle fermée.
Pour illustrer la différence entre les deux, nous prendrons l'exemple du contrôle du faisceau de déplacement de la machine-outil.
La poutre de mouvement de la machine-outil est un objet de contrôle commun et sert de corps d'établi à la machine-outil. Il est monté sur le guide de glissement du corps de la machine-outil.
Les exigences de performance du faisceau de mouvement varient d'une machine-outil à l'autre. Par exemple, la poutre de mouvement de la ponceuse de surface ne nécessite qu'un mouvement de va-et-vient horizontal régulier et n'exige pas un contrôle précis de son déplacement.
D'autre part, la poutre de mouvement du centre d'usinage à commande numérique ou de la fraiseuse à commande numérique est utilisée pour les mouvements d'avance de précision, et son déplacement doit être contrôlé avec précision pour garantir une qualité d'usinage adéquate.
Dans le cas du système électro-hydraulique presse plieuseLa distance de déplacement du coulisseau nécessite également une grande précision afin de maintenir des angles de pliage cohérents et d'éviter des effets de pliage réduits.
Pour mieux comprendre la différence entre la commande hydraulique en boucle ouverte et la commande hydraulique en boucle fermée, nous utiliserons le faisceau de mouvement de la machine-outil comme objet contrôlé et construirons trois systèmes de commande hydraulique courants utilisant des distributeurs électromagnétiques, des distributeurs proportionnels électromagnétiques et des servovalves électro-hydrauliques comme principaux composants de commande.
Le schéma de commande hydraulique peut être utilisé pour la table de travail à mouvement alternatif horizontal d'une rectifieuse plane typique, comme le montre la figure 1.1.
Ce système de commande hydraulique utilise un distributeur électromagnétique.
Une vanne directionnelle électromagnétique à trois positions et à quatre voies sert d'unité de commande, et un commutateur de voyage ou un détecteur de proximité fournit des instructions. Un relais électrique forme un réseau informatique logique.
Cette configuration permet le fonctionnement logique du signal de commande et l'amplification de la puissance, générant suffisamment d'électro-aimant pour contrôler la vanne directionnelle électromagnétique.
Le noyau du distributeur électromagnétique a trois positions : gauche, milieu et droite, et il peut contrôler le disjoncteur et l'interrupteur du circuit d'huile.
Chaque orifice de la vanne n'a que deux états, complètement ouvert et complètement fermé, ce qui classe la vanne directionnelle électromagnétique comme une vanne de commutation hydraulique électromagnétique.
Le distributeur électromagnétique peut seulement démarrer et arrêter le fonctionnement du circuit d'huile pour contrôler le faisceau de mouvement, mais il ne peut pas régler la vitesse du faisceau de mouvement.
Pour réguler la vitesse du faisceau mobile, une vanne d'étranglement est installée dans le système de commande hydraulique afin de contrôler l'étranglement.
En ajustant l'ouverture de la valve, la différence de pression de l'accélérateur peut être régulée, ce qui modifie le flux d'huile vers le réservoir et ajuste indirectement l'entrée et la sortie de l'huile hydraulique vers le cylindre hydraulique, modifiant ainsi la vitesse de la poutre.
Fig. 1.1 Diagramme d'adoption d'un distributeur électromagnétique dans un système de contrôle
La vitesse de la poutre de mouvement ne peut être contrôlée que par la soupape d'étranglement et ne peut pas être contrôlée par une commande électrique. Il en résulte des changements soudains de vitesse et des vibrations importantes de la poutre.
Le principe du système de commande hydraulique utilisant le distributeur électromagnétique est illustré à la figure 1.2.
Le signal de commande est généré par le commutateur de voyage et est une unité de commande logique (0 ou 1).
Le réseau de relais effectue une opération logique sur le signal de commande et amplifie l'alimentation électrique de l'électro-aimant correspondant, ce qui entraîne le déplacement du noyau de la vanne correspondante.
Les trois positions du noyau de la valve changent alors de gauche à droite et émettent le flux de commande hydraulique, qui entraîne le cylindre hydraulique et déplace la poutre de mouvement de la machine-outil.
Fig.1.2 Schéma d'adoption d'un système de commande de distributeur électromagnétique
Le système de commande hydraulique composé d'un distributeur électromagnétique et de relais ne peut générer que des instructions de commande simples.
Le signal de commande est unidirectionnel et circule uniquement dans la direction avant de l'objet contrôlé.
Ce système de contrôle est un système de contrôle en boucle ouverte.
Le temps de réponse de l'instruction de commande à l'objet contrôlé dépend du temps de réponse de chaque composant sur le trajet de transmission du signal.
Cependant, comme le signal d'instruction de commande est simple, il n'y a pas de problème si le système de commande ne suit pas le signal d'instruction de sortie.
Si un composant est perturbé et produit un faux mouvement, le système ne peut pas corriger ou compenser automatiquement l'erreur.
Le distributeur électromagnétique proportionnel est un type de distributeur hydraulique électromagnétique de haute performance et de prix élevé.
Pour la commande du faisceau de mouvement qui nécessite des performances plus élevées, comme les rectifieuses planes à commande numérique (où un contrôle précis du déplacement de la table de travail n'est pas nécessaire), une électrovanne proportionnelle peut être utilisée comme unité de commande pour former un système de commande hydraulique à faible impact et à faibles vibrations, comme illustré à la figure 1.3.
Fig.1.3 Diagramme d'adoption d'un distributeur électromagnétique proportionnel dans un système de contrôle.
La valve hydraulique proportionnelle utilise un signal électrique pour contrôler le noyau de la valve pour un mouvement progressif.
Par conséquent, pour contrôler la variation progressive de l'ouverture de la vanne, la perte de charge et le débit de la vanne hydraulique proportionnelle peuvent être ajustés, en modifiant le rapport entre le débit et les signaux de commande.
Le contrôleur de programme génère des signaux électriques pour contrôler le faisceau mobile, ce qui permet de modifier progressivement les signaux électriques pour contrôler et ajuster la vitesse de déplacement du faisceau. Il en résulte un changement en douceur de la vitesse et de la direction du mouvement du faisceau, avec un impact minimal.
Le principe du système de commande hydraulique utilisant le distributeur électromagnétique proportionnel est illustré à la figure 1.4.
Le signal de commande est généré par le contrôleur de programme et est un signal de commande analogique (signal électrique continu) qui est amplifié par un amplificateur proportionnel pour commander l'électroaimant proportionnel correspondant de l'électrovanne proportionnelle.
Cela permet de régler en continu le déplacement et de modifier en continu la pression hydraulique afin de contrôler le flux d'huile et d'entraîner le cylindre à huile, réalisant ainsi le mouvement de la poutre de la machine-outil.
Dans le système de commande hydraulique utilisant le distributeur électromagnétique proportionnel, bien qu'un contrôleur de degré puisse être utilisé pour émettre un signal de commande de gradient continu, le signal de commande est unidirectionnel et ne circule que dans la direction avant de l'objet contrôlé. Il s'agit d'un système de contrôle en boucle ouverte.
Le système de commande peut envoyer un signal de gradient continu et la sortie du système peut suivre le signal de commande, mais la précision du suivi est faible et la vitesse de réponse est lente et dépend du temps de réponse des composants de transmission du signal.
Les erreurs causées par les interférences ne peuvent pas être compensées automatiquement.
Fig.1.4 Diagramme d'adoption d'un distributeur électromagnétique proportionnel dans un système de contrôle.
Le mouvement de la table de travail du centre d'usinage à commande numérique est un élément essentiel du processus d'usinage, qui exige une grande précision et une vitesse de réponse rapide.
Dans ce cas, un système électro-hydraulique est utilisé. servocommande peut être utilisé, avec une servovalve électro-hydraulique servant d'unité de contrôle.
La servo-valve électro-hydraulique est une unité de contrôle hydraulique très performante, avec un contrôle précis et une vitesse de réponse rapide, mais elle est coûteuse.
La servovalve électrohydraulique est souvent utilisée dans les systèmes de contrôle électrohydraulique en boucle fermée, où l'objet contrôlé peut temporairement être piloté en mode de contrôle en boucle ouverte.
Le système de commande hydraulique du faisceau de déplacement de la machine-outil utilisant une servo-valve électro-hydraulique est illustré à la figure 1.5.
La machine-outil est équipée d'un capteur de déplacement qui détecte la position du faisceau mobile, génère un signal de tension de position et introduit le signal dans le dispositif de commande électronique après amplification.
Fig.1.5 Diagramme d'adoption d'une servo-vanne électro-hydraulique dans le système de contrôle.
Le dispositif de commande compare le signal de tension de la position actuelle du faisceau de la machine-outil avec le signal de tension de l'instruction de commande pour générer le signal de tension de déviation.
Le signal de déviation est une tension analogique continue qui reflète avec précision et en temps réel la différence entre la position du faisceau de la machine-outil et l'instruction de commande (la position souhaitée du faisceau).
Le signal de déviation est amplifié par l'amplificateur proportionnel, qui contrôle le déplacement du moteur de couple dans la servovalve électro-hydraulique et le noyau de la valve de contrôle de haute précision et à haute dynamique.
Cela génère le débit et la pression hydrauliques nécessaires pour entraîner le mouvement du vérin hydraulique et déplacer la poutre de la machine-outil.
Le mouvement de la poutre est détecté par le capteur de déplacement et envoyé au dispositif de contrôle électronique, formant un signal de contrôle en boucle fermée. Ce système de contrôle est appelé contrôle en boucle fermée.
Le processus de contrôle décrit ci-dessus est illustré à la figure 1.6.
Le système est une structure de contrôle en boucle fermée.
Dans un système de commande hydraulique en boucle fermée, il n'y a pas seulement l'effet de commande directe du contrôleur sur l'objet contrôlé, mais aussi un effet de rétroaction de l'objet contrôlé vers le contrôleur.
Le système de contrôle en boucle fermée offre une grande précision, une réponse dynamique rapide et une compensation automatique des interférences externes.
Fig.1.6 Diagramme d'adoption d'une servo-vanne électro-hydraulique dans le système de contrôle.
La commande hydraulique en boucle ouverte et la commande hydraulique en boucle fermée sont deux types de méthodes de contrôle de base de la commande hydraulique.
1. Contrôle hydraulique en boucle ouverte.
Le système de contrôle en boucle ouverte, qui utilise à la fois des vannes hydrauliques communes et des vannes hydrauliques proportionnelles, présente un chevauchement technique important avec le système de contrôle en boucle ouverte, qui utilise des vannes hydrauliques communes et des vannes hydrauliques proportionnelles. transmission hydraulique car ils utilisent souvent les mêmes types de composants et de circuits hydrauliques.
Les performances du système de contrôle hydraulique en boucle ouverte dépendent largement des performances des composants hydrauliques.
La précision du système en boucle ouverte est influencée par la précision de chaque composant, et la réponse du système est directement liée à la réponse de chaque composant.
Le système de contrôle hydraulique en boucle ouverte ne peut pas contrôler ou compenser les changements dans la sortie du système résultant de perturbations externes ou de variations des paramètres internes.
En termes de conception, le système de commande hydraulique en boucle ouverte est simple dans sa structure et nécessite de la stabilité, ce qui rend l'analyse, la conception et l'installation du système relativement simples. Il peut également bénéficier de l'expérience et des connaissances acquises dans le domaine des systèmes hydrauliques. système de transmission la conception.
La principale différence entre le système de commande hydraulique en boucle ouverte et le système de transmission hydraulique réside dans leur objectif. Le système hydraulique à boucle ouverte est généralement utilisé dans des conditions qui exigent un contrôle de faible précision, des perturbations externes minimales, de petites modifications des paramètres internes et un temps de réponse lent.
En conclusion, le système de commande hydraulique en boucle ouverte est une méthode de commande de base sans rétroaction. Le contrôleur ne contrôle que la direction unique de l'objet contrôlé et il n'y a pas d'effet inverse entre l'objet contrôlé et le contrôleur. Les erreurs causées par les interférences ne peuvent pas être compensées automatiquement.
En raison de la faible précision et de la lenteur de réponse du système de contrôle en boucle ouverte, il n'est généralement pas recommandé d'utiliser une servovalve, dont les conditions de fonctionnement sont très exigeantes et dont le prix et les performances sont élevés, dans la construction d'un système de contrôle en boucle ouverte.
2. Contrôle hydraulique en boucle fermée.
Le système de commande hydraulique en boucle fermée utilise souvent une servovalve électro-hydraulique ou une valve à entraînement direct (DDV) comme unité de commande.
Les servovalves électro-hydrauliques et les valves à entraînement direct sont des composants de contrôle hydraulique à haute performance qui disposent de systèmes de contrôle en boucle fermée, ce qui permet d'obtenir une grande précision et des vitesses de réponse rapides.
Le système de commande hydraulique en boucle fermée est également appelé système de commande hydraulique à rétroaction, qui fonctionne selon le principe de la rétroaction.
Le concept de base du contrôle par rétroaction consiste à éliminer ou à réduire les écarts par l'utilisation de la déviation.
Le système de contrôle par rétroaction fonctionne en comparant les informations sur l'objet contrôlé détectées par l'unité de rétroaction avec les instructions de contrôle de l'unité d'instruction du système, produisant ainsi un signal d'écart.
Ce signal de déviation est amplifié et utilisé pour piloter une vanne de commande hydraulique de grande puissance, qui commande à son tour l'actionneur hydraulique et l'objet contrôlé.
Le système de commande hydraulique en boucle fermée forme une boucle fermée, ce qui rend son analyse, sa conception et sa mise en service plus compliquées que celles des systèmes en boucle ouverte. Cependant, sa grande précision de contrôle et sa forte capacité anti-interférence en font un investissement rentable.
Le contrôle en boucle fermée (méthode de contrôle par rétroaction) permet de construire un système de contrôle d'une grande précision et d'une grande capacité anti-interférence, même si les composants hydrauliques utilisés ont une précision moindre et une capacité anti-interférence plus faible.
En outre, les composants hydrauliques existants peuvent être utilisés pour améliorer les performances du système de contrôle et les effets du contrôle par le biais d'une commande en boucle fermée.
Le contrôle par rétroaction offre des avantages qui ne peuvent être obtenus par le contrôle en boucle ouverte.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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