CN105041783A - 一种新型液压马达驱动控制器 - Google Patents

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陈平
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/02—Servomotor systems with programme control derived from a store or timing device; Control devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors

Abstract

本发明公开了一种新型液压马达驱动控制器，所述的驱动控制器由主控模块、驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块组成，所述的主控模块分别连接驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块，所述的驱动电路和位移信号处理模块分别连接与液压马达相连的液压伺服阀，所述的霍尔信号解调模块连接液压马达。本发明揭示了一种新型液压马达驱动控制器，该驱动控制器结构简单、工作可靠性高，通过采用DSP智能控制技术，实现了对液压马达转速的稳定控制，既降低了液压马达的系统能耗，又延长了液压马达的使用寿命。

Description

一种新型液压马达驱动控制器
技术领域
本发明涉及一种驱动控制器，尤其涉及一种新型液压马达驱动控制器，属于液压技术领域。
背景技术
随着液压元件制造技术水平的提高以及液压技术的快速发展，液压控制系统已在诸多行业发挥着不可忽视的作用。然而，液压系统因为传动中存在机械损失、压力损失、泄漏损失，液压系统的效率很低。而降低能耗、提高液压系统效率已成为目前液压技术的发展趋势。影响液压系统传动效率的因素遍布液压传动系统的各个组成单元，液压马达作为液压系统中重要的执行元件，其运行性能的好坏直接影响液压系统的传动效率。
目前，液压马达以其体积小、重量轻、噪音小、结构简单等优点，广泛应用于各类液压设备，然而多数液压马达由于缺乏高性能的驱动控制器，存在效率较低、工作可靠性不高、转速稳定性差等缺点，这不仅严重影响了液压系统的传动效率，也大大增加了液压马达的系统能耗，减少了液压马达的使用寿命，故开发一种用于液压马达的高性能驱动控制器显得非常必要。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种新型液压马达驱动控制器，该驱动控制器结构简单、工作可靠性高，通过采用DSP智能控制技术，实现了对液压马达转速的稳定控制，既降低了液压马达的系统能耗，又延长了液压马达的使用寿命。
本发明是一种新型液压马达驱动控制器，所述的驱动控制器由主控模块、驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块组成，所述的主控模块分别连接驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块，所述的驱动电路和位移信号处理模块分别连接与液压马达相连的液压伺服阀，所述的霍尔信号解调模块连接液压马达。
在本发明一较佳实施例中，所述的主控模块采用了型号为TMS320F240的DSP芯片，该DSP芯片接收位移信号处理模块和霍尔信号解调模块的反馈信号，并通过内部计算程序进行分析处理，再输出控制信号给驱动电路。
在本发明一较佳实施例中，所述的驱动电路由D/A转换电路和程控电流源电路组成，其D/A转换电路可将DSP芯片输出的数字信号转换为电压信号并送至程控电流源电路，再由程控电流源电路进行V/A转换放大后输出电流信号驱动液压伺服阀。
在本发明一较佳实施例中，所述的位移信号处理模块由阀芯位移传感器LVDT、集成LVDT信号处理芯片AD598和A/D转换电路组成，其中，LVDT检测液压伺服阀阀芯位移，AD598芯片完成对LVDT的激励和信号处理，并直接输出与位移成正比的直流电压，再通过A/D转换电路转换成数字信号后输送至DSP芯片。
在本发明一较佳实施例中，所述的霍尔信号解调模块由霍尔传感器和信号调理电路组成，其霍尔传感器可将检测的液压马达转速信号送至信号调理电路进行信号调理，再由信号调理电路输出霍尔信号给DSP芯片的CAP端口。
在本发明一较佳实施例中，所述的DSP芯片通过CAP端口捕获每个霍尔信号的上升沿和下降沿，通过内部计数器计数以及内部程序设定的比例关系计算出反馈的转速信号。
在本发明一较佳实施例中，所述的主控模块采用了双闭环控制模式，其以液压马达转速期望值与霍尔传感器反馈值的差值作为转速调节的输入信号，并经PID调节得到阀芯位移给定信号，再与实际的阀芯位移值比较，经PID调节产生电流信号驱动伺服阀，进而完成对液压马达转速的控制。
本发明揭示了一种新型液压马达驱动控制器，该驱动控制器结构简单、工作可靠性高，通过采用DSP智能控制技术，实现了对液压马达转速的稳定控制，既降低了液压马达的系统能耗，又延长了液压马达的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例新型液压马达驱动控制器的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例新型液压马达驱动控制器的结构框图；该驱动控制器由主控模块、驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块组成，所述的主控模块分别连接驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块，所述的驱动电路和位移信号处理模块分别连接与液压马达相连的液压伺服阀，所述的霍尔信号解调模块连接液压马达。
本发明提及的新型液压马达驱动控制器以型号为TMS320F240的DSP芯片为主控模块，通过对来自位移信号处理模块和霍尔信号解调模块的检测信号进行计算处理，向驱动电路发送控制指令来控制液压伺服阀的阀芯位移，进而控制系统流量，从而实现对液压马达转速的控制。该驱动控制器中的驱动电路由D/A转换电路和程控电流源电路组成，其中，D/A转换电路与DSP芯片的输出端口相连，其可将DSP芯片输出的数字控制信号转换为电压信号并送至程控电流源电路，再由程控电流源电路进行V/A转换，经功率放大器放大后输出电流信号，进而驱动液压伺服阀。该驱动控制器中的位移信号处理模块由阀芯位移传感器LVDT、集成LVDT信号处理芯片AD598和A/D转换电路组成，其中，阀芯位移传感器LVDT检测液压伺服阀阀芯位移，AD598芯片完成对LVDT的激励和信号处理，并直接输出与位移成正比的直流电压，再通过A/D转换电路转换成数字信号后输送至DSP芯片。该驱动控制器中的霍尔信号解调模块由霍尔传感器和信号调理电路组成，其中，霍尔传感器可将检测的液压马达转速信号送至信号调理电路，信号调理电路对液压马达转速信号进行信号调理后输出霍尔信号给DSP芯片的CAP端口。
本发明提出的新型液压马达驱动控制器为了实现对液压马达转速的稳定控制，通过在DSP芯片中载入双闭环控制程序，实现对转速环、位置环的双闭环控制，从而随时调整伺服阀的阀芯位移，确保液压马达转速的稳定性。具体控制过程为：首先，DSP芯片通过CAP端口捕获每个霍尔信号的上升沿和下降沿，并通过内部计数器计数以及内部程序设定的比例关系计算出反馈的转速信号值；然后，DSP芯片将设定的液压马达转速期望值与霍尔传感器反馈的转速信号值的差值作为转速调节的输入信号，经PID调节得到阀芯位移给定信号，再将此信号与实际检测的阀芯位移值比较，经PID调节后产生电流信号，进而驱动伺服阀，从而完成对液压马达转速的稳定控制。
本发明揭示了一种新型液压马达驱动控制器，该驱动控制器结构简单、工作可靠性高，通过采用DSP智能控制技术，实现了对液压马达转速的稳定控制，既降低了液压马达的系统能耗，又延长了液压马达的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的驱动控制器由主控模块、驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块组成，所述的主控模块分别连接驱动电路、位移信号处理模块和霍尔信号解调模块，所述的驱动电路和位移信号处理模块分别连接与液压马达相连的液压伺服阀，所述的霍尔信号解调模块连接液压马达。
2.根据权利要求1所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的主控模块采用了型号为TMS320F240的DSP芯片，该DSP芯片接收位移信号处理模块和霍尔信号解调模块的反馈信号，并通过内部计算程序进行分析处理，再输出控制信号给驱动电路。
3.根据权利要求1所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的驱动电路由D/A转换电路和程控电流源电路组成，其D/A转换电路可将DSP芯片输出的数字信号转换为电压信号并送至程控电流源电路，再由程控电流源电路进行V/A转换放大后输出电流信号驱动液压伺服阀。
4.根据权利要求1所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的位移信号处理模块由阀芯位移传感器LVDT、集成LVDT信号处理芯片AD598和A/D转换电路组成，其中，LVDT检测液压伺服阀阀芯位移，AD598芯片完成对LVDT的激励和信号处理，并直接输出与位移成正比的直流电压，再通过A/D转换电路转换成数字信号后输送至DSP芯片。
5.根据权利要求1所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的霍尔信号解调模块由霍尔传感器和信号调理电路组成，其霍尔传感器可将检测的液压马达转速信号送至信号调理电路进行信号调理，再由信号调理电路输出霍尔信号给DSP芯片的CAP端口。
6.根据权利要求5所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的DSP芯片通过CAP端口捕获每个霍尔信号的上升沿和下降沿，通过内部计数器计数以及内部程序设定的比例关系计算出反馈的转速信号。
7.根据权利要求2所述的新型液压马达驱动控制器，其特征在于，所述的主控模块采用了双闭环控制模式，其以液压马达转速期望值与霍尔传感器反馈值的差值作为转速调节的输入信号，并经PID调节得到阀芯位移给定信号，再与实际的阀芯位移值比较，经PID调节产生电流信号驱动伺服阀，进而完成对液压马达转速的控制。
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