CN105804964A - 高压恒流泵和流量闭环控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压恒流泵和流量闭环控制方法，所述方法包括：根据预设的第一流量值计算滚珠丝杠的理论位移；接收位移传感器发送的滚珠丝杠的实际位移；比对所述理论位移和所述实际位移是否相同：若不相同，则根据所述实际位移计算第二流量值；通过所述第二流量值校正所述第一流量值。本发明通过在滚珠丝杠上设置位移传感器，采集与柱塞实际位移相同的滚珠丝杠实际位移，通过对比滚珠丝杠的理论位移和实际位移判断预设的第一流量值是否需要校正，并通过根据实际位移计算出第二流量值以校正预设的第一流量值。

Description

高压恒流泵和流量闭环控制方法

技术领域

本申请涉及高压泵技术领域，具体涉及一种高压恒流泵和流量闭环控制方法。

背景技术

现有的高压恒流泵通常采用两种方式来实现泵体流量的闭环控制：

第一种方式通过泵体关联高精度天平实现，即将介质容器置于高精度天平上，利用高精度天平测得质量的变化量，以判断泵体实际流量与设定流量之间的偏差，并以此判断泵体的流量精度；

第二种方式通过泵体关联高精度流量计实现，即介质从泵体打出后进入高精度流量计，以高精度流量计测得的数据为判断依据，计算泵体实际流量与设定流量之间的偏差，并以此判断泵体的流量精度。

上述两种方法的共同特点在于，必须与高精度的第三方设备关联，利用第三方设备的测量精度判断泵体流量，具有连接管路复杂，管路改造难度大等缺陷，同时采用高精度设备提高了设备的成本。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无需对管路进行较大改造，并且成本较低的高压恒流泵和流量闭环控制方法。

第一方面，本发明提供一种高压恒流泵，所述高压恒流泵包括控制单元和至少一组单缸传动机构。所述单缸传动机构包括依次连接的步进电机、滚珠丝杠、柱塞和缸筒，所述滚珠丝杠上设有位移传感器。所述控制单元用于根据预设的第一流量值发送控制信号。所述步进电机用于在所述控制信号的控制下转动并带动所述滚珠丝杠。所述滚珠丝杠用于带动所述柱塞相对所述缸筒作往复运动。

所述位移传感器用于测量所述滚珠丝杠的实际位移并发送至所述控制单元。所述控制单元还用于根据所述第一流量值计算所述滚珠丝杠的理论位移，比对所述理论位移和所述实际位移，若不相同则根据所述实际位移计算第二流量值，并通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

第二方面，本发明提供一种流量闭环控制方法，所述方法包括：

根据预设的第一流量值计算滚珠丝杠的理论位移；

接收位移传感器发送的滚珠丝杠的实际位移；

比对所述理论位移和所述实际位移是否相同：若不相同，则根据所述实际位移计算第二流量值；

通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

本发明诸多实施例提供的高压恒流泵和流量闭环控制方法通过在滚珠丝杠上设置位移传感器，采集与柱塞实际位移相同的滚珠丝杠实际位移，通过对比滚珠丝杠的理论位移和实际位移判断预设的第一流量值是否需要校正，并通过根据实际位移计算出第二流量值以校正预设的第一流量值；

本发明一些实施例提供的高压恒流泵和流量闭环控制方法进一步通过设置减速机构、柔性联轴器、高副、导向环等装置提升传动机构的精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中高压恒流泵的单缸传动机构的结构示意图。

图2为本发明一实施例中流量闭环控制方法的流程图。

图3为图2所示方法中步骤S20的流程图。

图4为图2所示方法中步骤S60的流程图。

图5为图2所示方法中步骤S80的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明一实施例中高压恒流泵的单缸传动机构的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，本发明提供的高压恒流泵包括控制单元和至少一组单缸传动机构。

所述单缸传动机构包括依次连接的步进电机1、滚珠丝杠4、柱塞6和缸筒9。滚珠丝杠4上设有位移传感器(图中未示出)。

所述控制单元用于根据预设的第一流量值发送控制信号。步进电机1用于在所述控制信号的控制下转动并带动滚珠丝杠4。滚珠丝杠4用于带动柱塞6相对缸筒9作往复运动。

所述位移传感器用于测量滚珠丝杠4的实际位移并发送至所述控制单元。所述控制单元还用于根据所述第一流量值计算滚珠丝杠4的理论位移，比对所述理论位移和所述实际位移，若不相同则根据所述实际位移计算第二流量值，并通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

具体地，滚珠丝杠4将旋转运动转换成线性运动，滚珠丝杠4的位移与柱塞6的位移相同，因此通过计算滚珠丝杠4的理论位移可得知柱塞6的理论位移，通过测量滚珠丝杠4的实际位移可得知柱塞6的实际位移，从而利用柱塞6的位移与缸筒9的容积之间的线性关系实现滚珠丝杠4的实际位移与缸筒9内实际流量之间的转换，进而完成校正。

在一些实施例中，所述高压恒流泵为单缸泵，包括一组单缸传动机构。在另一些实施例中，所述高压恒流泵为双缸泵或多缸泵，包括两组单缸传动机构或多组单缸传动机构。

具体地，在双缸泵或多缸泵中，对于各组串联的单缸传动机构，控制单元根据相同的第一流量值分别向各组单缸传动机构的步进电机1发送控制信号；而对于各组并联的单缸传动机构，控制单元可根据不同的第一流量值分别向各组单缸传动机构的步进电机1发送控制信号，进而分别判断各组单缸传动机构的流量精度并予以校正。

在一些实施例中，所述位移传感器与所述控制单元连接；在另一些实施例中，所述位移传感器为无线传感器，所述高压恒流泵还包括与所述控制单元连接的通信单元，所述位移传感器与所述通信单元之间通过无线通信连接，所述控制单元通过所述通信单元获取所述位移传感器测量的滚珠丝杠4的实际位移。

上述实施例通过在滚珠丝杠4上设置位移传感器，采集与柱塞6的实际位移相同的滚珠丝杠4的实际位移，通过对比滚珠丝杠4的理论位移和实际位移判断预设的第一流量值是否需要校正，并通过根据实际位移计算出第二流量值以校正预设的第一流量值。

如图1所示，在一些优选实施例中，步进电机1和滚珠丝杠4之间还设有减速机构2。具体地，在本实施例中，减速机构2为谐波减速器，在更多实施例中，减速机构2可根据实际需求采用行星减速机构等不同减速机构。

在一些优选实施例中，减速机构2和滚珠丝杠4之间还设有柔性联轴器3。

在一些优选实施例中，滚珠丝杠4和柱塞6之间还设有高副5。

在一些优选实施例中，柱塞6上设有至少一个导向环，例如图1所示实施例中柱塞6上设有导向环7和导向环8。

上述实施例进一步通过设置减速机构、柔性联轴器、高副、导向环等装置提升传动机构的精度。

图2为本发明一实施例中流量闭环控制方法的流程图。

如图2所示，在本实施例中，本发明提供的流量闭环控制方法包括：

S20：根据预设的第一流量值计算滚珠丝杠的理论位移；

S40：接收位移传感器发送的滚珠丝杠的实际位移；

S60：比对所述理论位移和所述实际位移是否相同：若不相同，则根据所述实际位移计算第二流量值；

S80：通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

图3为图2所示方法中步骤S20的流程图。

如图3所示，在一优选实施例中，步骤S20包括：

S21：根据预设的第一流量值计算步进电机的转速；

S23：根据所述转速计算滚珠丝杠的理论位移。

图4为图2所示方法中步骤S60的流程图。

如图4所示，在一优选实施例中，步骤S60包括：

S61：比对所述理论位移和所述实际位移是否相同；

S63：若不相同，根据所述实际位移计算得到缸筒容积的变化比例；

S65：根据所述缸筒的容积和所述变化比例计算得到第二流量值。

图5为图2所示方法中步骤S80的流程图。

如图5所示，在一优选实施例中，步骤S80包括：

S81：根据所述第二流量值和所述第一流量值计算流量误差；

S83：根据所述流量误差校正所述第一流量值。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。例如步骤S20和步骤S40，两者可以并行执行，也可以先执行步骤S40，再执行步骤S20，在本发明提供的流量闭环控制方法中可实现同样的技术效果。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，本发明提供的高压恒流泵中，控制单元所实现的设置第一流量值、计算理论位移、比对理论位移和实际位移、以及校正第一流量值的功能，可以通过在现有高压恒流泵系统的控制单元中运行软件实现，也可以采用在现有高压恒流泵系统中增设或替换具有上述功能的硬件模块的技术手段。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，控制单元还可以被描述为“用于发送控制信号并校正预设流量值的处理模块”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种高压恒流泵，其特征在于，所述高压恒流泵包括控制单元和至少一组单缸传动机构；所述单缸传动机构包括依次连接的步进电机、滚珠丝杠、柱塞和缸筒，所述滚珠丝杠上设有位移传感器；所述控制单元用于根据预设的第一流量值发送控制信号；所述步进电机用于在所述控制信号的控制下转动并带动所述滚珠丝杠；所述滚珠丝杠用于带动所述柱塞相对所述缸筒作往复运动；

所述位移传感器用于测量所述滚珠丝杠的实际位移并发送至所述控制单元；所述控制单元还用于根据所述第一流量值计算所述滚珠丝杠的理论位移，比对所述理论位移和所述实际位移，若不相同则根据所述实际位移计算第二流量值，并通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

2.根据权利要求1所述的高压恒流泵，其特征在于，所述步进电机和所述滚珠丝杠之间还设有减速机构。

3.根据权利要求2所述的高压恒流泵，其特征在于，所述减速机构和所述滚珠丝杠之间还设有柔性联轴器。

4.根据权利要求1所述的高压恒流泵，其特征在于，所述滚珠丝杠和所述柱塞之间还设有高副。

5.根据权利要求1所述的高压恒流泵，其特征在于，所述柱塞上设有至少一个导向环。

6.一种用于权利要求1-5任一项高压恒流泵的流量闭环控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据预设的第一流量值计算滚珠丝杠的理论位移；

接收位移传感器发送的滚珠丝杠的实际位移；

比对所述理论位移和所述实际位移是否相同：若不相同，则根据所述实际位移计算第二流量值；

通过所述第二流量值校正所述第一流量值。

7.根据权利要求6所述的流量闭环控制方法，其特征在于，所述根据预设的第一流量值计算滚珠丝杠的理论位移包括：

根据预设的第一流量值计算步进电机的转速；

根据所述转速计算滚珠丝杠的理论位移。

8.根据权利要求6所述的流量闭环控制方法，其特征在于，所述根据所述实际位移计算第二流量值包括：

根据所述实际位移计算得到缸筒容积的变化比例；

根据所述缸筒的容积和所述变化比例计算得到第二流量值。

9.根据权利要求6所述的流量闭环控制方法，其特征在于，所述通过所述第二流量值校正所述第一流量值包括：

根据所述第二流量值和所述第一流量值计算流量误差；

根据所述流量误差校正所述第一流量值。