[發(fā)明專利]電液比例流量閥調(diào)速控制系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710168189.5
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101169141A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石培科;唐修俊;吳罕奇
• 申請（專利權(quán)）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: F15B13/044
• 分類號: F15B13/044;F15B13/16
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液壓系統(tǒng)流量控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電液比例流量閥調(diào)速控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

電液比例流量閥是一種輸出量與輸入信號成比例的液壓閥。它可以按給定的輸入電信號連續(xù)地、按比例地控制液流的壓力、流量和方向。目前，在利用電液比例流量閥輸出流量來控制液壓執(zhí)行元件(包括液壓缸、液壓馬達(dá))動作的過程中，特別是控制液壓執(zhí)行元件的速度方面，大多采用了兩種控制系統(tǒng)，一種控制系統(tǒng)是對速度精度要求較低的場合，控制系統(tǒng)采用由PWM調(diào)節(jié)技術(shù)和人為粗略觀測等組成的開環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。圖1為上述開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，該開環(huán)控制系統(tǒng)包括PWM產(chǎn)生裝置11、電液比例流量閥12、液壓執(zhí)行元件13，該系統(tǒng)中利用人為視覺觀測速度。在控制速度的過程中，因?yàn)閷刂破焚|(zhì)的要求較低，人為視覺觀測液壓執(zhí)行元件的速度，由操作者手工調(diào)整PWM占空比粗略調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度以滿足要求。上述開環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制通道品質(zhì)較低，液壓執(zhí)行元件的速度需要依賴人工的判斷來進(jìn)行調(diào)整，誤差較大。

另一種是對速度精度要求較高的場合，控制系統(tǒng)采用由脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)節(jié)技術(shù)和傳感器測量技術(shù)等組成的閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。圖2為上述閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖，如圖2所示，該閉環(huán)控制系統(tǒng)包括PWM調(diào)節(jié)裝置21、電液比例流量閥22、液壓執(zhí)行元件23和速度測量裝置24。根據(jù)電液比例流量閥的工作原理，流量與閥芯開口度之間具有特定的關(guān)系。而流過電液比例流量閥的閥芯線圈的電流(以下簡稱閥芯電流)與閥芯開口度之間又具有特定關(guān)系，通過所述電流與閥芯開口度的關(guān)系，就可以得到流量與電流的關(guān)系，而電流與PWM占空比又存在一定的關(guān)系，這樣就可以導(dǎo)出PWM占空比與流量的關(guān)系，因此，在控制液壓執(zhí)行元件速度的過程中，只需由PWM調(diào)節(jié)裝置調(diào)整21的PWM占空比就可以得到所需的流量，從而使液壓執(zhí)行元件23產(chǎn)生相應(yīng)的位移及速度，再由速度檢測裝置24將檢測到的速度與給定速度相比較，形成一個調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。

由于受電源電壓波動和閥芯線圈電阻值分布(單個閥芯線圈電阻值隨溫度改變而發(fā)生變化，不同閥芯線圈電阻值即使在同樣溫度下也不一致)等因素的影響，在PWM占空比一定時，電液比例流量閥閥芯電流的一致性不佳，最終使比例閥的流量及液壓執(zhí)行元件的速度控制受到干擾。由于上述因素的影響，閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的前向通道控制品質(zhì)不高，需要依靠速度反饋通道進(jìn)行大量的調(diào)節(jié)來保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際速度對給定速度的跟隨，根據(jù)自動控制基本理論可知，對反饋通道高度依賴并且不采用其他類型的補(bǔ)償控制方式，必然會影響到控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)品質(zhì)和靜態(tài)控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電液比例流量閥調(diào)速控制系統(tǒng)和方法，能夠提高調(diào)速控制系統(tǒng)前向控制通道品質(zhì)，從而無論在速度閉環(huán)控制或速度開環(huán)控制條件下均可提高控制系統(tǒng)控制的品質(zhì)。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電液比例流量閥調(diào)速控制系統(tǒng)，包括PWM調(diào)節(jié)裝置、電液比例流量閥和執(zhí)行元件，所述PWM調(diào)節(jié)裝置的PWM信號驅(qū)動電液比例流量閥并驅(qū)動液壓執(zhí)行元件動作，所述系統(tǒng)還包括速度測量模塊、電液比例流量閥特性測量模塊和前饋控制模塊，所述速度測量模塊對所述液壓執(zhí)行元件的速度進(jìn)行測量并將結(jié)果送至所述電液比例流量閥特性測量模塊，所述電液比例流量閥特性測量模塊對電液比例流量閥的最小動作電流、最大動作電流和液壓執(zhí)行元件的最大速度進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果傳輸至前饋控制模塊，所述前饋控制模塊利用所述測試結(jié)果，生成所述液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度與閥芯電流的對應(yīng)關(guān)系，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度控制時，所述前饋控制模塊直接將與給定速度值對應(yīng)的閥芯電流值輸入到所述PWM調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動電液比例流量閥工作。

所述速度測量模塊將測得的所述液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度與系統(tǒng)給定速度進(jìn)行比較獲得速度誤差信號。

所述系統(tǒng)還包括電流調(diào)節(jié)模塊，用于對所述速度誤差信號進(jìn)行調(diào)整。

所述系統(tǒng)還包括閥芯電流檢測模塊，所述閥芯電流檢測裝置與所述電液比例流量閥的閥芯線圈相連，與所述PWM調(diào)節(jié)裝置一起形成閥芯電流反饋控制回路。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種電液比例流量閥調(diào)速控制方法，包括：

測量液壓執(zhí)行元件的最大動作速度、電液比例流量閥的閥芯最大動作電流和最小動作電流；

利用所述最大動作速度、電液比例流量閥的最大動作電流和最小動作電流獲得液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度與閥芯電流之間的對應(yīng)關(guān)系；

通過所述對應(yīng)關(guān)系獲取系統(tǒng)給定速度所對應(yīng)的閥芯電流；

利用與系統(tǒng)給定速度所對應(yīng)的閥芯電流直接驅(qū)動閥芯電流控制回路。