[發(fā)明專利]一種壓電式電液伺服閥及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011468334.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112594243B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曦;郭加利;張?chǎng)伪?/a>;金理;江金林;鮮亞平;王曉露;朱文杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): F15B13/02
• 分類號(hào): F15B13/02;F16K31/00;F16K37/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種壓電式電液伺服閥及其控制方法，通過(guò)壓電驅(qū)動(dòng)的方案控制伺服閥的前置級(jí)壓力，進(jìn)而控制伺服閥主閥芯的位移及輸出流量。包括壓電驅(qū)動(dòng)裝置、控制器、LVDT位移檢測(cè)裝置、固定擋板、節(jié)流器及閥芯，LVDT位移檢測(cè)裝置采集閥芯位移信號(hào)，發(fā)送給控制器；控制器接收伺服閥輸入信號(hào)與閥芯位移信號(hào)，輸出控制信號(hào)；壓電驅(qū)動(dòng)裝置接收控制信號(hào)，控制電液伺服閥產(chǎn)生可控的前置級(jí)壓力，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)閥芯的作用力；固定擋板與壓電驅(qū)動(dòng)裝置形成可變節(jié)流孔。本發(fā)明通過(guò)壓電驅(qū)動(dòng)的方案，構(gòu)成一種全新的電液伺服閥可變節(jié)流方案，通過(guò)電氣閉環(huán)完成伺服閥的完整控制策略，具有耐污染、裝調(diào)方便，性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體地，涉及一種壓電式電液伺服閥及其控制方法。

背景技術(shù)

力矩馬達(dá)式噴檔結(jié)構(gòu)電液伺服閥具有體積小、重量輕、控制精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是經(jīng)典的電液伺服閥結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式在過(guò)去的數(shù)十年里基本沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的變化，但對(duì)于力矩馬達(dá)電液伺服閥仍存在一些問(wèn)題難以解決：(1)力矩馬達(dá)伺服閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研制難度大。力矩馬達(dá)電液伺服閥的零件加工精度要求較高，零件需要精密配合、配對(duì)。(2)伺服閥自激振蕩問(wèn)題。力矩馬達(dá)伺服閥內(nèi)彈性結(jié)構(gòu)多，在磁彈簧、彈簧管、反饋桿等彈性元件以及油源脈動(dòng)的綜合作用下，力矩馬達(dá)式電液伺服閥的嘯叫問(wèn)題一直也是電液伺服閥調(diào)試和使用中難以根除的問(wèn)題。(3)力矩馬達(dá)輸出能力瓶頸。為提高伺服閥動(dòng)態(tài)性能，需要提高前置級(jí)液壓放大級(jí)和力矩馬達(dá)的輸出能力。然而，一方面力矩馬達(dá)受磁滯影響較大，為限制非線性，銜鐵的位移有限；另一方面，力矩馬達(dá)電磁力矩系數(shù)增大的同時(shí)，磁彈簧剛度亦相應(yīng)增大，為保證閥的動(dòng)態(tài)性能，需要相應(yīng)增加彈簧管剛度，從而使伺服機(jī)構(gòu)重要單點(diǎn)故障控制點(diǎn)——彈簧管工作在更惡劣的條件下，降低伺服閥的穩(wěn)定性和可靠性。

目前，傳統(tǒng)力矩馬達(dá)電液伺服結(jié)構(gòu)復(fù)雜、力矩馬達(dá)輸出能力有限，傳統(tǒng)電液伺服閥結(jié)構(gòu)形式已延續(xù)了幾十年，亟需利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電液伺服閥進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展。而壓電驅(qū)動(dòng)方式靈活，驅(qū)動(dòng)力性能優(yōu)異，可以借助于壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行伺服閥結(jié)構(gòu)方面改進(jìn)工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種壓電式電液伺服閥及其控制方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓電式電液伺服閥，包括壓電驅(qū)動(dòng)裝置、控制器、LVDT位移檢測(cè)裝置、固定擋板、節(jié)流器及閥芯，其中：

LVDT位移檢測(cè)裝置采集閥芯位移信號(hào)，發(fā)送給控制器；

控制器接收伺服閥輸入信號(hào)與閥芯位移信號(hào)，輸出控制信號(hào)；

壓電驅(qū)動(dòng)裝置接收控制信號(hào)，控制電液伺服閥產(chǎn)生可控的前置級(jí)壓力，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)閥芯的作用力；

固定擋板與壓電驅(qū)動(dòng)裝置形成可變節(jié)流孔。

優(yōu)選地，所述壓電驅(qū)動(dòng)裝置包括壓電執(zhí)行器和可移動(dòng)噴嘴，壓電執(zhí)行器和可移動(dòng)噴嘴緊固連接。

優(yōu)選地，所述可移動(dòng)噴嘴和固定擋板之間的間隙形成可變節(jié)流孔，壓電驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)接收的控制信號(hào)調(diào)節(jié)可變節(jié)流孔的孔徑。

優(yōu)選地，可變節(jié)流孔形成的液阻特性與控制信號(hào)成比例關(guān)系。

優(yōu)選地，伺服閥的輸出流量與控制信號(hào)成比例關(guān)系。

優(yōu)選地，還包括復(fù)位彈簧，復(fù)位彈簧設(shè)置在壓電驅(qū)動(dòng)裝置上，

當(dāng)壓電驅(qū)動(dòng)裝置收到控制信號(hào)運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓縮復(fù)位彈簧；

當(dāng)壓電驅(qū)動(dòng)裝置無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，復(fù)位彈簧復(fù)位壓電驅(qū)動(dòng)裝置。

優(yōu)選地，還包括固連結(jié)構(gòu)，所述固連結(jié)構(gòu)一端與壓電執(zhí)行器連接，另一端與可移動(dòng)噴嘴連接。

優(yōu)選地，固連結(jié)構(gòu)上設(shè)置有對(duì)壓電執(zhí)行器復(fù)位的復(fù)位彈簧。

優(yōu)選地，所述前置級(jí)壓力是由壓電驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥芯位移成比例運(yùn)動(dòng)。