[發明專利]一種高頻響伺服比例閥位置控制方法

有效

• 申請號: 202011235608.4
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112324735B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳立娟;彭澤欽;高偉;艾超;俞奇;張蘇南
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F15B13/044
• 分類號: F15B13/044;F15B13/16
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

本發明公開了一種高頻響伺服比例閥位置控制方法，基于比例閥位置控制系統，當給定的是低頻信號時，位移給定信號通過與閥芯位移反饋信號相比較得到位置偏差，根據位置偏差范圍分為三段，分別對每一段位置偏差進行位置PID控制器參數整定；此時比例電磁鐵的輸入電流由位移跟隨部分輸出值決定；當給定的是高頻信號時，位移跟隨部分不起作用，此時比例電磁鐵的輸入電流由速度跟隨部分、前饋部分以及微分先行部分的輸出值決定。本發明具有快速性和穩定性優點，能在給定信號為低頻和高頻時閥芯位移都能夠同步跟隨，解決了一套PID參數不能同時適應高頻和低頻給定信號的問題。

技術領域

本發明屬于電液控制技術領域，具體涉及一種高頻響伺服比例閥位置控制方法。

背景技術

電液比例閥是電液比例控制技術的核心和主要功率放大元件，代表了流體控制技術的發展方向。隨著工程技術的不斷發展，對于比例閥的位置控制精度和頻率響應提出了更高的要求。因此，研究出一種高精度、高頻響的比例閥位置控制方法刻不容緩。目前，國內外均有針對高頻響伺服比例閥位置控制進行的一系列研究。

現有的一種控制方法，通過獲取系統的定位誤差，判斷其是否達到預設的定位精度或系統是否產生振蕩，以確定死區補償值；然后基于所述死區補償值大小對所述控制信號進行補償修正，將修正信號輸出至電液比例閥。該方法在控制精度上相比傳統閥有所提高，但是針對液壓閥的高頻響位置控制精度很難保證。還有一種方法采用基于PID和滑膜變結構算法的混合控制方法，即系統在穩態時使用PID控制器提高比例閥伺服系統的位置指令控制精度，在系統指令變化劇烈，擾動較大時使用滑膜變結構非線性控制器提高系統的指令響應及擾動抑制能力，同時采用遞推最小二乘算法對系統進行在線辨識，更新系統參數并實時進行PID和滑膜變結構控制器設計。該方法將穩態和動態工況分開，提出了兩套控制方法，但是在高頻時的控制方法計算量過大，可能會導致數據更新的延遲。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種高性能比例閥位置控制系統及方法，用于對高性能比例閥的位置進行控制。該控制方法具有快速性和穩定性優點，能在給定信號為低頻和高頻時閥芯位移都能夠同步跟隨，解決了一套PID參數不能同時適應高頻和低頻給定信號的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種高頻響伺服比例閥位置控制方法，基于比例閥位置控制系統，該比例閥位置控制系統包括六個部分，分別為位移跟隨部分、速度跟隨部分、前饋部分、微分先行部分、電流給定部分以及電流環部分，高低頻信號分別由不同的部分進行控制。

當給定的是低頻信號時，位移給定信號通過與閥芯位移反饋信號相比較得到位置偏差，根據位置偏差范圍分為三段，分別對每一段位置偏差進行位置PID控制器參數整定；此時比例電磁鐵的輸入電流由位移跟隨部分輸出值決定；

當給定的是高頻信號時，位移跟隨部分不起作用，此時比例電磁鐵的輸入電流由速度跟隨部分、前饋部分以及微分先行部分的輸出值決定；

其中前饋部分的輸出值為：上位機發送的位移給定信號經過低通濾波和微分后為速度前饋環節，再經過一個微分環節得到加速度前饋環節；微分先行部分的輸出值為：首先，通過低通濾波環節對閥芯LVDT采集的閥芯位移進行處理，然后再經過微分后為速度反饋環節，再經過一個微分環節得到加速度反饋環節；速度跟隨部分的輸出值：上位機發送的位移給定信號經過低通濾波環節和微分環節得到速度給定信號，速度給定信號與速度反饋信號作偏差，將此偏差進行速度跟隨部分的PID控制器整定，得到速度跟隨部分的輸出。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

進一步地，位移跟隨部分包括位移給定信號環節、閥芯LVDT環節、位移反饋環節、分段PID控制器環節；

速度跟隨部分包括速度給定環節、速度反饋環節、PID控制器環節；

前饋部分包括速度前饋環節、微分環節、加速度前饋環節；