[發(fā)明專利]一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門及控制方法

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• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110778768A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 湯偉;張越;耿逸飛;王博;張逸成
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: F16K31/04
• 分類號: F16K31/04;F16K31/53;F16K37/00
• 代理公司: 61202 西安西達專利代理有限責任公司
• 代理人: 鄭安迪

1.一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門，其特征在于，包括：

直流無刷電機，包括轉子角位移檢測裝置；直流無刷電機的輸出軸通過減速器連接閥芯；

轉子角位移檢測裝置，當直流無刷電機工作時檢測轉子的角位移；

控制器，其輸入端連接轉子角位移檢測裝置，其輸出端連接直流無刷電機的輸入端；控制器根據(jù)其接收到的轉子的角位移對直流電機的輸入電流進行閉環(huán)控制；

當轉子啟動時，控制電流令轉子經(jīng)歷S₁：加速度為a₁的勻加速運動，使轉子轉速由V_min加速至V_e；

當轉子達到規(guī)定轉速V_e時，經(jīng)歷S₂：控制電流令轉子轉速維持V_e；

當轉子停止時，控制電流令轉子經(jīng)歷S₃：加速度為a₂的勻減速運動，使轉子轉速由V_e減速至V_min；

其中，a₁與a₂的絕對值相同，即S₁的勻加速運動與S₃的勻減速運動所經(jīng)歷的時間相等。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門，其特征在于，還包括閥芯角位移檢測裝置，該閥芯角位移檢測裝置與控制器的輸入端電氣連接；當直流無刷電機工作時閥芯角位移檢測裝置檢測閥芯的角位移。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門，其特征在于，還包括圓柱齒輪減速箱、蝸桿蝸輪換向器、閥桿、閥芯；直流無刷電機的輸出軸、圓柱齒輪減速箱、蝸桿蝸輪換向器、閥桿依次連接；閥芯安裝在閥桿上；閥芯角位移檢測裝置通過檢測閥桿的角位移得到閥芯的角位移。

4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門，其特征在于，轉子角位移檢測裝置、閥芯角位移檢測裝置為霍爾元件或旋轉編碼器。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門，其特征在于，還包括PWM控制器、電流檢測裝置；控制器、PWM控制器、電流檢測裝置相連接組成內環(huán)電流控制回路；控制器、直流無刷電機、轉子角位移檢測裝置相連接組成外環(huán)轉角控制回路。

6.權利要求1-5任一項所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門的最細操作角的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

令S₂段時間為0，轉子轉速經(jīng)由S₁達到V_e后直接進入S₃，此時閥芯所轉過的角位移就是規(guī)定轉速V_e下的最細操作角。

7.權利要求1-5任一項所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)S₁、S₂、S₃各階段運動特征、目標轉角、規(guī)定轉速V_e，分配S₁、S₂、S₃各自經(jīng)歷的時間，即（t₁-t₀）、（t₂-t₁）、（t₃-t₂）；

根據(jù)（t₁-t₀）、（t₂-t₁）、（t₃-t₂）以及S₁、S₂、S₃各階段運動特征執(zhí)行閥芯轉動。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門的控制方法，其特征在于，目標轉角為最細操作角與勻速階段S₂轉過的角位移之和。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種可實現(xiàn)轉角閉環(huán)控制的電動閥門的控制方法，其特征在于，執(zhí)行閥芯轉動前，先判斷目標角位移與上一次角位移方向是否相同；若相同，則僅執(zhí)行閥芯轉動；若不同，則補償反向間隙并執(zhí)行閥芯轉動。