CN1015678B - 自动标定的电-液伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

一种电-液定位系统，它有自动标定的能力，该系统包含一个微处理器，它存取贮存在一个不易失存贮单元中的标定参数。微处理器按照贮存的标定参数调整位置的要求值。该系统可被置于自动标定模式。在这种情况下，更新的标定参数是自动地被确定和贮存的。该系统还包含一个微控制器，它监测系统的运行变量，并在这些运行变量偏离预期值时，报告变量的偏差。

Description

本发明一般说来是关于确定伺服驱动装置的位置的，特别是关于一种电-液定位系统的，通过使用贮存在有关的存贮器件中的标定参数，它能自动地被标定。

电-液系统被广泛地用于控制阀的定位或需要高推力和快速准确定位的其它伺服装置。这些系统必须定期予以标定，以保证其适当运行和被控制的装置的准确定位。为了获得满意的系统标定的典型做法是：被控制的装置必须手动定位到予先确定的位置，同时手动调整各种控制线路参数。由于控制线路通常放在远离被控装置的地方，要完成标定过程需要几个人，并需要有通讯网。此外，在有些情况下，标定时的调整是互相关联的，需要进行很费时间的、反复调整的标定过程。并且由标定过程最终设定的电位器位置等设定结果会由于振动，接触点潜移，电位器老化等引起漂移。所有这些，会造成被控制的装置定位的准确。

由于上述种种因素，希望开发一种能自动标定的电-液定位系统。

本发明籍助于一个微处理器，解决了先前已有的工艺技术所存在的有关问题和其它问题。微处理器控制数据向电-液定位系统内的不易失性存贮器件的存入，以及数据从该器件的取出。存贮器件具有已知的半导体集成电路芯片的形式。它用于贮存标定参数，这些标定参数是在系统置于标定运行模式时确定的。按照贮存在存贮器件中的标 定参数，通过调整伺服驱动装置的位置要求值，由微处理器控制整个系统的运行，使得伺服驱动装置达到一个新的位置要求值。此外，通过使用一个微控制器，很容易完成系统变量的监测，报告系统变量偏离了预期值包括故障状态。微控制器把系统变量的状态报告给微处理器。

图1是基于先前已有的工艺技术的，用于伺服驱动装置定位的一种电-液系统的原理图。

图2是按照本发明的电-液定位系统的原理图。

现在参照附图。采用图例说明的目的是在于描述本发明的推荐实施方案，而不是想对本发明予以限制。图1表示基于先前已有工艺技术的电-液系统10的一个原理图，该电-液系统10用于定位一个伺服驱动装置12，诸如汽轮机（蒸汽透平）的控制阀或需要高推力和快速准确定位的其它装置。系统10包含一个液力伺服驱动器14，它根据操纵员的请求或从其它控制装置（未示出）接收一个代表位置要求值的信号。液力伺服驱动器14向一个线性电压变动变压器16提供激励电压。籍助于连接在两者之间的一个伺服马达（活塞）18，线性电压差动变压器16与伺服驱动装置12作运行连接。线性电压差动变压器16的输出被连接到液力伺服驱动器14的输入端，使得伺服驱动器14能将位置要求值与伺服驱动装置12的实际位置作比较，当两者之间存在位置差异时产生一个输出信号。当存在这样一个位置差异时，由液力伺服驱动器14产生的输出信号被加到一对与一个电-液导向阀22关联的线卷20上，由电-液导向阀22调节流向伺服马达18的高压液力传动油的流量。线卷20的激励使得导向阀22偏离它的中间位置，允许高压液力传动油从其供 油源（未示出）通过导向阀22流入伺服马达18的一端，并使油从伺服马达18的另一端排出，经导向阀22排到一个储油池（未示出）。上述液力传动油的油流，使得伺服马达18的活塞移向减少位置差值的方向，即减少位置要求值与伺服驱动装置12的实际位置间的差值的方向。随着位置要求值与伺服驱动装置12的实际位置间的差值减少，压力伺服驱动器14使得流到与电-液导向阀22关联的线卷20的电流减少。当位置要求值与伺服驱动装置12的实际位置间的差值变为零时，电-液导向阀22返回到它的中间位置，终止液力传动油进一步流到伺服马达18或从伺服马达18流出，并将伺服驱动装置闭锁在其正确位置上。

基于先前已有的工艺技术的上述系统10典型地使用常规的模拟线路控制电-液导向阀22。这类线路包含无数跳接线，并包含电位器，这种电位器常常用于标定电线性电压差动变压器16产生的位置反馈信号。为了达到满意地标定系统，需要把伺服驱动装置12手动定位到预先确定的位置，同时调整线路的参数。由于线路通常装在远离伺服驱动装置的地方和控制室，标定过程通常需要三人或更多的人通过通讯网一起工作。在许多情况下，标定的调整是互相关连的，需要进行反复调整的，标定过程很费时间。此外，最终设定的电位器位置，会由于振动，接触点潜移，电位器老化等引起漂移。

本发明如图2所示。它是一种电-液定位系统30的原理图，这一系统使用一个微控制器32控制与一个电-液导向阀36关联的线卷34的激励，再由电-液导向阀36控制液力伺服驱动器38的液力传动油的流量，液力伺服驱动器38连接到伺服驱动装置40。微控制器32是一种广为人知的数字集成电路芯片，由半导体线路构 成，包含一个中央处理单元（CPU），只读存贮器（ROM）和随机存取存贮器（RAM）。芯片用于执行一个它内部贮存的计算机程序，由它完成一小组特定的任务。伺服驱动装置40的实际位置是由一个线性电压差动变压器42确定的，线性电压差动变压器42从一个振荡器44接收其激励电压。线性电压差动变压器42的输出被连接到解调器46的输入端，由解调器46产生一个代表伺服驱动装置40的实际位置的信号。这一代表伺服驱动装置40的实际位置的信号，被加到一个多路传输器和模/数（A/D）转换器48的输入端。从引线50来的代表位置要求值的信号和通过线卷34的电流，也被加到多路传输器和模/数（A/D）转换器48。多路传输器和模/数（A/D）转换器48将这三个模拟信号转换为数字信号，这些数字信号被加到微控制器32。微控制器32监测代表伺服驱动装置40的实际位置的信号和流过线卷34的电流，在上述信号和电流偏离预期值时，由微控制器32经由并则的通讯母线54报告给微处理器52。微处理器52是广为人知的数字集成电路芯片，它由半导体线路构成，包含一个中央处理单元。微处理器52是一个通用的计算装置，它能用于执行多种多样的任务。在本发明中，微处理器52从控制整个过程的已知外部线路接收当前位置要求值的信号，并使用先前得到的贮存在一个不易失存贮单元中的标定参数，计算一个新的位置要求值。然后，微处理器52把代表新的位置要求值的信号，经由通讯母线54传送给微控制器32。需要指出的是，如果微控制器32不能在一个预定时间内，经由通讯母线54从微处理器52接收到新的位置要求值，微处理器的自动操作将无效。然后，微处理器32回复成事故手动模式，并对所处模式予以指示，这时通过上升和 下降的激励信号及手动输入到微控制器32，伺服驱动装置40能被手动控制。在任何情况下，用一个把数字量转换为模拟量的转换器58，可把代表新的位置要求值的信号转换为一个模拟信号，它与一个从解调器来的指示伺服驱动装置40的实际位置的信号一起，被加到一个差值单元60。差值单元60确定伺服驱动装置40的实际位置和新的位置要求值之间的差值，并送一个校正信号给一个控制器62，以消除这一差值。然后，控制器的输出被一个放大器64放大，放大器64的输出被加到与电-液导向阀36关联的线卷34上。

微控制器32的功能之一是，可在需要时执行一次系统标定循环。这样一个标定循环将包含下列步骤：

a）使伺服驱动装置直线上升到它的100%机械位置限值;

b）贮存测得的位置，确定为微控制器32中的P₁₀₀，经由通讯母线54把测得的位置P₁₀₀送至微处理器52。然后，微处理器把该位置贮存在不易失存贮单元56内;

c）使伺服驱动装置直线下降到它的0%机械位置限值;

d）贮存测得的位置，确定为微控制器32中的P₀，经由通讯母线54把测得的位置P₀送至微处理器52。然后，微处理器把该位置贮存在不易失存贮单元56内。

e）使伺服驱动装置直接返回到它原先的位置要求值。

利用贮存在不易失存单元56内的标定常数P₀和P₁₀₀，伺服驱动装置40的实际位置要求值可由微处理器52，通过下列关系式予以确定：

希望达到的位置＝ (（位置要求值的％） （P₁₀₀－P₀）＋Pb)/100

这样，标定可以容易地实现。一旦实现标定后，可以用于控制伺服驱动装置的位置，以产生所希望的位置要求值。

上述的系统标定装置和方法，以及操作步骤，比起先前已有的工艺技术来有许多优点。本发明允许自动进行系统标定，并可大大减少进行系统标定所需的时间和人力。由于标定时间显著地减少，伺服驱动装置停运时间比起基于先前已有的工艺技术的系统标定时要短得多。此外，按本发明的标定，不需要任何试验设备，从而消除了与试验设备关联的化费，和可能由试验设备引入的任何差错。由于标定参数是确定的，并贮存在不易失存贮单元56内，如有需要可容易地更换液力伺服驱动器38，而标定参数可以被装入，从而不需要针对新设备进行标定循环。这一优点也适合于系统中可能出故障并需要更换的任何部件，并不仅限于液力伺服驱动器38。籍把标定参数贮存在不易失存贮单元56内，由于振动、接触点潜移和电位器老化引起的误差得以消除，并且由未被考虑到的扰动。所致的标定偏移，能被探测出来并予以校正。最后，使用微控制器32还提供了自动进行系统故障探测的功能，亦即由微控制器32监测被驱动伺服装置的实际位置的信号指示;位置要求值;和流过与电-液导向阀36关联的激励线卷34的电流，并在这些变量超过一定的限值时予以报告。

那些熟练工程技术人员，在读了上述内容后会产生一些修改和改进的想法。应该理解到，出于简明扼要和容易阅读的考虑，这里删略 了所有这类修改和改进，但被适当地纳入下列权利要求的范围内。

Claims (3)

1、一种电-液伺服系统，它有自动标定的能力以及将一个被驱动装置移向希望该被驱动装置达到的位置的能力，其特征在于包括：

确定被驱动装置位置要求值的%的装置，

微控制器(32)，它通过一种自动标定顺序操纵被驱动装置，使被驱动装置直线上升到它的100%机械位置限值P₁₀₀和直线下降到它的0%机械位置限值P₀，以获得被驱动装置的标定数据，一个连接的微处理器响应从所述微控制器来的上述标定数据，

连接到所述微处理器的不易失存贮器装置(56)，用于存贮由所述微处理器接收的上述标定数据，所述微处理器从所述存贮器装置存取上述标定数据，并且从上述标定数据和所述位置要求值的%，根据下述公式计算希望被驱动装置达到的位置：

希望达到的位置＝ (（位置要求值的％） （P₁₀₀－P₀）＋Pb)/100

[新的位置要求值]

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述微控制器包括无效装置，如果在预定时间内不能从所述微处理器接收到控制信号，就切换到手动方式。

3、一种对伺服驱动装置进行自动目标定循环的方法，使用连接到微处理器的微控制器，微处理器连接到不易失存贮单元，其特征在于包括下述步骤：

根据从该微控制器来的信号，使伺服驱动装置从它的初始位置直线上升到它的100%机械位置限值，

把该100%位置作为P₁₀₀信号存贮到该微处理器中，微处理器把P₁₀₀信号存贮到该不易失存贮单元中，

根据从该微控制器来的另一信号，使伺服驱动装置从它的100%机械位置限值直线下降到它的0%机械位置限值，

把该0%位置作为微控制器中的P₀存贮，并把P₀信号送到该微处理器中，微处理器把P₀信号存贮到该不易失存贮单元中，

使伺服驱动装置直线返回到它的初始位置，

利用不易失存贮单元中的P₁₀₀、P₀信号以及位置要求值的%，由微处理器根据下述关系确定伺服驱动装置新的位置要求值：

希望达到的位置＝ (（位置要求值的％） （P100－P0）＋Pb)/100

[新的位置要求值]

Images