[發明專利]一種基于高速開關閥先導調節的大流量比例閥組件及其控制方法

在審

• 申請號: 201811145955.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109236775A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 朱玉川;高強;宋昀澤;鮑和云
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京航啟電液控制設備有限公司
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F16K31/02;F16K31/12;F16K37/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開基于高速開關閥先導調節的大流量比例閥組件及其控制方法，包括DSP控制器、比例閥、LVDT位移傳感器、第一高速開關閥、第二高速開關閥；通過第一高速開關閥、第二高速開關閥分別控制左、右控制腔的油壓以共同作用對比例閥中主閥芯的位置進行控制，同時通過DSP控制器以PWM信號的形式能夠自動控制第一高速開關閥、第二高速開關閥，使得控制效果更加精確且響應更加快速。同時，在高頻響大流量比例閥中，采用兩個高速開關閥代替傳統噴嘴擋板機構以實現結構解耦，并且可以有效避免由于中位泄漏造成的功率損失問題，提高了大流量比例閥的效率。

技術領域：

本發明涉及流體傳動與控制大流量比例閥領域，尤其涉及一種基于高速開關閥先導調節的大流量比例閥及其控制方法。

背景技術：

比例閥是一種是通過控制閥芯位移與輸入信號成正比，進而控制油液流動方向和流量大小的液壓控制元件。比例閥由于其較高的控制精度和頻響，廣泛應用于冶金、船舶與工程機械領域。而大流量比例閥主要用于高壓大流量場合(100L/min以上)，一般采用二級或多級結構克服閥芯上的液動力干擾。

目前，市場上應用的大流量比例閥的主閥級反饋形式采用位移-電反饋，通過線性可變差動變壓器(Linear Variable Differential Transformer LVDT)采集主閥芯的位移，反饋至控制器，經運算后給先導閥發送控制信號以控制主閥芯兩腔的壓力。大流量比例閥的先導級一般采用比例閥或噴嘴擋板閥，對于前者，由于比例閥閥芯四條節流邊耦合調節，存在功率損失大且控制自由度低的問題，對于后者，由于噴嘴擋板閥結構的固有特性，存在功耗大(中位泄漏)以及加工成本高等問題，且由于以上兩種先導級均采用模擬信號控制，易造成控制成本高和信號易受干擾等問題。

近年來，高速開關閥由于其結構簡單、成本低、可靠性高以及節能等優勢在工業、航空航天等領域得到了廣泛的應用，在某些場合可以取代比例閥完成對主閥級的位置控制。如中國專利CN106382271A公開的一種高速開關閥先導控制的雙閥芯可編程控制液壓閥及其方法，該發明采用兩個兩位三通高速開關閥代替比例閥實現了比例多路閥主閥芯的位置控制，但是對于主閥控制腔來說，一個周期內分別與動力油源和油箱連通，存在控制壓力波動大，造成一定的沖擊，對主閥芯位置的精確控制由一定的影響。

發明內容：

發明目的：本發明提供一種基于高速開關閥先導調節的大流量比例閥組件，能夠更加精確對比例閥主閥芯的位移進行控制，同時提高大流量比例閥的效率

本發明同時提供一種基于該大流量比例閥組件的控制方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供的大流量比例閥組件可采用以下技術方案：

一種基于高速開關閥先導調節的大流量比例閥組件，包括DSP控制器、比例閥、連通比例閥主進油口的第一動力油源、連通比例閥主回油口的第一油箱、LVDT位移傳感器、第二動力油源、第一高速開關閥、第二高速開關閥、第一阻尼孔、第二阻尼孔、第二油箱；第二動力油源分別與第一阻尼孔的進油口、第二阻尼的進油口連通；第一阻尼孔的出油口分別與第一高速開關閥的進油口、比例閥的左控制腔連通；第二阻尼孔的出油口分別與第二高速開關閥的進油口、比例閥的右控制腔連通；第一高速開關閥的出油口、第二高速開關閥的出油口均與第二油箱連通；所述第一高速開關閥用以控制比例閥左控制腔的油壓；第二高速開關閥用以控制比例閥右控制腔的油壓；LVDT位移傳感器用以采集比例閥內閥芯的位移，LVDT位移傳感器與DSP控制器輸入端連接；DSP控制器用以通過PWM信號分別控制第一高速開關閥及第二高速開關閥。