[發(fā)明專利]插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器

有效

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• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106015692B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔琦;劉國平
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: F16K31/06
• 分類號: F16K31/06;H03F3/20
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司36115
• 代理人: 劉華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種比例閥放大器，具體涉及一種插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器，它適用于各種比例控制類型的閥體。

背景技術(shù)

電液比例控制技術(shù)在應(yīng)用上非常靈活、控制也相當(dāng)?shù)木珳?zhǔn)，同時具有很大的大傳動比，越來越接近伺服閥。在大型機械設(shè)備的控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如機械加工、隧道挖掘、航空航天等，甚至某些大型工業(yè)設(shè)備必須使用液壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，如三峽大壩的水閘。

比例電磁鐵在實際工作過程中，磁鐵材料會存在磁滯特性，閥的運動組件和閥腔的相對運動必然形成摩擦力，此外，閥的運動組件之間通常存在機械間隙，這些因素均會導(dǎo)致比例閥的穩(wěn)態(tài)特性呈現(xiàn)滯環(huán)現(xiàn)象。因此在電磁鐵驅(qū)動信號中疊加特定參數(shù)的顫振是目前工程實際中改善閥芯位置滯環(huán)的常用方法。通過建模仿真和實驗方法，證明了疊加顫振幅值能夠有效的消除粘滯力；在保證閥位控制精度的基礎(chǔ)上，大幅減小了比例閥的滯環(huán)，有效地提高了全行程的階躍響應(yīng)特性。常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)對于系統(tǒng)內(nèi)部特性的變化和外部擾動的影響具有一定的抑制能力，但由于控制器參數(shù)是固定的，所以當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部特性變化或者外部擾動的變化幅度很大時，系統(tǒng)的性能常常會大幅度下降，甚至不穩(wěn)定。而自適應(yīng)控制器能修正自己的特性以適應(yīng)對象和擾動的動態(tài)特性的變化，極大地改善了常規(guī)反饋控制系統(tǒng)的問題。

因此，需要提供一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器，作為插卡式比例控制器被控對象的電液比例閥，其輸出端與顫振控制閉環(huán)、閥位控制閉環(huán)相連接，該比例閥放大器包括

顫振控制閉環(huán)，其第一輸入端獲取電液比例閥反饋回來的閥芯位置、電液比例閥前后壓差和流經(jīng)電液比例閥的流量，用于得到新的適應(yīng)的顫振幅值和頻率；

閥位控制閉環(huán)，其第一輸入端獲取用戶制定的閥位值，用于閥芯位置的精確定位；

顫振疊加算法單元，其輸入端與所述的顫振控制閉環(huán)和閥位控制閉環(huán)的輸出端相連接用于改善閥芯位移滯環(huán)的影響；以及

采樣電流單元，其輸入端與顫振疊加算法單元的第二輸出端相連接，該采樣電流單元的輸出端與顫振控制閉環(huán)的第二輸入端相連接，用于采集輸入到電液比例閥中的實際電流。

該比例閥放大器包括位移設(shè)定值、第一比較器、位移控制部件、顫振控制部件、第二比較器、顫振疊加算法單元和電流控制部件，所述第一比較器的第一輸入端獲取輸入位移設(shè)定值，所述位移控制部件與第一比較器連接，所述顫振控制部件與第二比較器連接，所述第二比較器的第一輸入端獲取電流控制部件檢測到比例閥的實際電流，所述電流控制部件的輸入端與顫振疊加算法單元的輸出端連接，所述電流控制部件的第一輸出端與比例電磁鐵連接，所述比例電磁鐵作為插卡式顫振信號自適應(yīng)的比例閥放大器的被控對象，其輸出端與位移傳感器連接。

所述插卡式比例控制器被控對象為比例流量閥、比例壓力閥和比例換向閥中的一種。

該比例閥放大器采用插卡式，輸入形式有模擬輸入、數(shù)字輸入、斜坡信號輸入，輸出形式有模擬輸出、數(shù)字輸出。

該比例放大器采用的原理是精確檢測電磁鐵的電流、閥芯位置、電液比例閥前后壓差和流經(jīng)電液比例閥的流量，通過智能信號處理算法，從電流中準(zhǔn)確提取顫振幅值和顫振頻率，輸入到顫振信號自適應(yīng)閉環(huán)控制算法中，計算出新的適應(yīng)閥芯位置、閥前后壓差和流量的顫振幅值和頻率，該過程根據(jù)實時參數(shù)不斷地修正顫振幅值和頻率，從而實現(xiàn)顫振自適應(yīng)的過程。

本發(fā)明的有益效果：該比例閥放大器采用顫振控制閉環(huán)和閥位控制閉環(huán)的雙閉環(huán)系統(tǒng)，將閥芯位置信號疊加到顫振自適應(yīng)閉環(huán)控制算法得到的新的顫振幅值和頻率中，計算得出新的閥芯位置控制信號，上述雙閉環(huán)控制算法的計算結(jié)果疊加后，輸出到驅(qū)動電路并作用于電磁鐵，從而實現(xiàn)閥芯往復(fù)運動的全行程最小滯環(huán)、高精度閥芯位置和高動態(tài)響應(yīng)特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器的原理框圖。

圖2為本發(fā)明插卡式顫振信號自適應(yīng)比例閥放大器的具體實施例的原理框圖。

101.顫振控制閉環(huán)，102.閥位控制閉環(huán)，103.顫振疊加算法單元，104.采樣電流單元，105.電液比例閥，