[發(fā)明專利]一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811114816.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN109058562B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高強(qiáng);朱玉川;羅樟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京航啟電液控制設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): F16K31/06
• 分類號(hào): F16K31/06;B60T15/02
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 張弛

1.一種高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法，其特征在于：高速開關(guān)閥閥芯的動(dòng)作包括：閥芯開啟階段、閥芯最大開口維持階段、閥芯關(guān)閉階段以及閥芯關(guān)閉維持階段；閥芯開啟階段為閥芯從關(guān)閉狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至剛到達(dá)最大開口狀態(tài)；閥芯最大開口維持階段為閥芯在一段時(shí)間內(nèi)處于最大開口狀態(tài)；閥芯關(guān)閉階段為閥芯從最大開口狀態(tài)運(yùn)動(dòng)至剛到達(dá)關(guān)閉狀態(tài)；閥芯關(guān)閉維持階段為閥芯在一段時(shí)間內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)；

提供復(fù)合PWM控制信號(hào)，復(fù)合PWM控制信號(hào)包括基準(zhǔn)PWM、激勵(lì)PWM、高頻PWM以及反向PWM；

所述基準(zhǔn)PWM的頻率f₁與占空比τ₁分別用于控制高速開關(guān)閥的開關(guān)頻率和平均輸出流量；

所述激勵(lì)PWM的頻率f₂與基準(zhǔn)PWM的頻率f₁大小相同，而占空比τ₂用于在閥芯開啟階段控制閥芯開啟；

所述高頻PWM的頻率f₃和占空比τ₃用于在閥芯最大開口維持階段控制閥芯運(yùn)動(dòng)到位時(shí)的電流大小；

所述反向PWM的頻率f₄與占空比τ₄用于在閥芯關(guān)閉階段加速線圈電流卸荷以減小閥芯關(guān)閉時(shí)間；

當(dāng)基準(zhǔn)PWM信號(hào)處于上升沿時(shí)，激勵(lì)PWM信號(hào)工作，驅(qū)動(dòng)閥芯動(dòng)作；當(dāng)閥芯達(dá)到最大開口后，切換到高頻PWM，通過控制高頻PWM的占空比τ₃以減小線圈電流；當(dāng)基準(zhǔn)PWM處于下降沿時(shí)，切換到反向PWM，對(duì)線圈施加反向電壓以加速線圈電流卸荷；當(dāng)線圈電流降低至0A時(shí)，切換到基準(zhǔn)PWM，此時(shí)線圈的電壓為0V，閥芯回到初始位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速開關(guān)閥復(fù)合PWM控制方法，其特征在于：激勵(lì)PWM的占空比τ₂的反饋控制是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥芯運(yùn)動(dòng)到位時(shí)間t₁，乘以基準(zhǔn)PWM的頻率f₁，作為占空比τ₂；設(shè)置閥芯位移的非線性滑模觀測(cè)器，通過線圈電流的實(shí)時(shí)測(cè)量值來(lái)估計(jì)閥芯的位移，閥芯位移的非線性滑模觀測(cè)器為

式中，p_s為進(jìn)油口的壓力，A_s為進(jìn)油口面積，m_p為閥芯的質(zhì)量，F(xiàn)_m為電磁力，和分別為閥芯位移和速度的估計(jì)值，x₂為閥芯速度的真值，B_v為閥芯的阻尼系數(shù)，h₁、h₂、M₁以及M₂分別為正增益常數(shù)，其中sgn為符號(hào)函數(shù)

由于電流是唯一可測(cè)變量，并以此來(lái)估計(jì)閥芯的位移，將電流誤差作為滑模面方程：

通過所設(shè)計(jì)的閥芯位移的非線性滑模觀測(cè)器來(lái)實(shí)時(shí)估計(jì)閥芯位移，并監(jiān)測(cè)估計(jì)位移的運(yùn)動(dòng)到位時(shí)間t₁，以此來(lái)計(jì)算激勵(lì)PWM的占空比τ₂，具體計(jì)算如下：

τ₂＝τ₁+t₁f₁；

激勵(lì)PWM的占空比τ₂的增加提高了激勵(lì)PWM的作用時(shí)間，使閥芯一直處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到閥芯運(yùn)動(dòng)至最大開口狀態(tài)的過程中，激勵(lì)PWM的占空比τ₂保持不變。