CN106154828B - 插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 - Google Patents
插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106154828B CN106154828B CN201610480127.7A CN201610480127A CN106154828B CN 106154828 B CN106154828 B CN 106154828B CN 201610480127 A CN201610480127 A CN 201610480127A CN 106154828 B CN106154828 B CN 106154828B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flutter
- piston rod
- pump
- control
- rod position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 2
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 claims 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 235000019628 coolness Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开了插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,该比例泵放大器包括颤振控制闭环,用于得到新的适应的颤振幅值和频率;活塞杆位置控制闭环,用于活塞杆位置的精确定位;颤振叠加算法单元,用于改善活塞杆位置滞环的影响;以及采样电流单元,用于采集输入到电液比例泵中的实际电流。通过智能信号处理算法,从电流中准确提取颤振幅值和颤振频率,输入到颤振信号自适应闭环控制算法中,计算得出新的适应活塞杆位置、泵前后压差和流量的颤振幅值和频率。上述双闭环控制算法的计算结果叠加后,输出到驱动电路并作用于电磁铁,从而实现活塞杆往复运动的全行程最小滞环、高精度活塞杆位置和高动态响应特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种比例泵放大器,具体涉及一种插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,它适用于各种比例控制类型的阀体。
背景技术
电液比例控制技术在应用上非常灵活、控制也相当的精准,同时具有很大的大传动比,越来越接近伺服阀。在大型机械设备的控制领域应用广泛,如机械加工、隧道挖掘、航空航天等,甚至某些大型工业设备必须使用液压控制系统来实现,如三峡大坝的水闸。
比例电磁铁在实际工作过程中,磁铁材料会存在磁滞特性,泵的运动组件和阀腔的相对运动必然形成摩擦力,此外,泵的运动组件之间通常存在机械间隙,这些因素均会导致比例泵的稳态特性呈现滞环现象。因此在电磁铁驱动信号中叠加特定参数的颤振是目前工程实际中改善位置滞环的常用方法。通过建模仿真和实验方法,证明了叠加颤振幅值能够有效的消除粘滞力;在保证位置控制精度的基础上,大幅减小了比例泵的滞环,有效地提高了全行程的阶跃响应特性。
常规的反馈控制系统对于系统内部特性的变化和外部扰动的影响具有一定的抑制能力,但由于控制器参数是固定的,所以当系统内部特性变化或者外部扰动的变化幅度很大时,系统的性能常常会大幅度下降,甚至不稳定。而自适应控制器能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化,极大地改善了常规反馈控制系统的问题。
因此,需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种插卡式颤振信号自适应比例泵放大器。
为解决本发明的技术问题,本发明采用的技术方案是:
插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,作为插卡式比例控制器被控对象的电液比例泵,其输出端与颤振控制闭环、活塞杆位置控制闭环相连接,该比例泵放大器包括
颤振控制闭环,其第一输入端获取电液比例泵反馈回来的活塞杆位置、比例泵前后压差和流经比例泵的流量,用于得到新的适应的颤振幅值和频率;
活塞杆位置控制闭环,其第一输入端获取用户制定的活塞杆位置值,用于活塞杆位置的精确定位;
颤振叠加算法单元,其输入端与所述的颤振控制闭环和活塞杆位置控制闭环的输出端相连接,用于改善活塞杆位置滞环的影响;以及
采样电流单元,其输入端与颤振叠加算法单元的第二输出端相连接,该采样电流单元的输出端与颤振控制闭环的第二输入端相连接,用于采集输入到电液比例泵中的实际电流。
该比例泵放大器包括位移设定值、第一比较器、位移控制部件、颤振控制部件、第二比较器、颤振叠加算法单元和电流控制部件,所述第一比较器的第一输入端获取输入位移设定值,所述位移控制部件与第一比较器连接,所述颤振控制部件与第二比较器连接,所述第二比较器的第一输入端获取电流控制部件检测到比例泵的实际电流,所述电流控制部件的输入端与颤振叠加算法单元的输出端连接,所述电流控制部件的第一输出端与比例电磁铁连接,所述比例电磁铁作为插卡式颤振信号自适应比例泵放大器的被控对象,其驱动液压缸中的活塞杆运动,该活塞杆的输出端与位移传感器连接。
插卡式比例控制器被控对象为比例流量泵、比例压力泵、比例换向泵中的一种。
该比例泵放大器采用插卡式或集成于电液比例泵中,输入形式有模拟输入、数字输入、斜坡信号输入,输出形式有模拟输出、数字输出。
插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,该比例泵放大器采用的原理是:精确检测电磁铁的电流、活塞杆位置、比例泵前后压差和流经比例泵的流量,通过智能信号处理算法,从电流中准确提取颤振幅值和颤振频率,输入到颤振信号自适应闭环控制算法中,计算得出新的适应活塞杆位置、泵前后压差和流量的颤振幅值和频率,该过程根据实时参数不断地修正颤振幅值和频率,从而实现颤振自适应的过程。
本发明的有益效果:该比例泵放大器采用颤振控制闭环和活塞杆位置控制闭环的双闭环控制系统,将活塞杆位置信号输入到颤振自适应闭环控制算法中,计算得出新的活塞杆位置控制信号,上述双闭环控制算法的计算结果叠加后,输出到驱动电路并作用于电磁铁,从而实现活塞杆往复运动的全行程最小滞环、高精度活塞杆位置和高动态响应特性。
附图说明
图1为本发明插卡式颤振信号自适应比例泵放大器的原理框图。
图2为本发明插卡式颤振信号自适应比例泵放大器的具体实施例的原理框图。
101.颤振控制闭环,102.活塞杆位置控制闭环,103.颤振叠加算法单元,104.采样电流单元,105.电液比例泵,
1.位移设定值,2.第一比较器,3.位移控制部件,31.位移控制改进PID控制单元,32.位移传感器,33.位移采集模块,34.位移采样滤波单元,4.颤振控制部件,41.PID补偿器,43.滤波器,44.颤振提取算法单元,5.第二比较器,6.颤振叠加算法单元,7.电流控制部件,71.电流控制增量式PID控制单元,72.PWM输出单元,73.电流转换电压放大单元,74.电流采样滤波单元,8.比例电磁铁,9.液压缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明,不用来限制本发明的保护范围。
图1所示,插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,电液比例泵105作为插卡式比例控制器的被控对象,电液比例泵的输出端与颤振控制闭环、活塞杆位置控制闭环相连接,该比例泵放大器包括
颤振控制闭环101,其第一输入端获取电液比例泵反馈回来的活塞杆位置、比例泵前后压差和流经比例泵的流量,用于得到新的适应的颤振幅值和频率;
活塞杆位置控制闭环102,其第一输入端获取用户制定的活塞杆位置值,用于活塞杆位置的精确定位;
颤振叠加算法单元103,其输入端与所述的颤振控制闭环和活塞杆位置控制闭环的输出端相连接,用于改善活塞杆位置滞环的影响;以及
采样电流单元104,其输入端与颤振叠加算法单元的第二输出端相连接,该采样电流单元的输出端与颤振控制闭环的第二输入端相连接,用于采集输入到电液比例泵中的实际电流。
被控对象为比例流量泵、比例压力泵、比例换向泵中的一种。
该比例泵放大器采用插卡式,输入形式有模拟输入、数字输入、斜坡信号输入,输出形式有模拟输出、数字输出。
图2所示,比例电磁铁8作为插卡式颤振信号自适应比例泵放大器的被控对象,该机构驱动液压缸9中的活塞杆运动,该活塞杆的输出端与位移传感器连接。该插卡式颤振信号自适应比例泵放大器包含:位移设定值1、第一比较器2、位移控制部件3、颤振控制部件4、第二比较器5、颤振叠加算法单元6、电流控制部件7。
其中,第一比较器2的第一输入端获取输入位移设定值1;位移控制部件3与第一比较器2连接;颤振控制部件4与第二比较器5连接;第二比较器5的第一输入端获取电流控制部件7检测到比例泵的实际电流;电流控制部件7的输入端与颤振叠加算法单元6的输出端连接,该电流控制部件7的第一输出端与比例电磁铁8连接。
位移控制部件3包含:位移控制改进PID控制单元31,位移传感器32,位移采集模块33,位移采样滤波单元34。其中,位移控制改进PID控制单元31的输入端与第一比较器2的输出端连接;第一比较器2通过对获取输入位移设定值与位移采样滤波单元34发送的反馈信号值进行比较计算,获取位移误差ek。
颤振控制部件4包含:PID补偿器41,位移传感器32,滤波器43,颤振提取算法单元44。其中,PID补偿器41的输入端与第二比较器5的输出端连接;第二比较器5通过对获取电流控制部件7检测到比例泵的实际电流与颤振提取算法单元44发送的反馈信号值进行比较计算,获取颤振幅值误差e'k。
本发明中,PID补偿器41引入的滤波器能够有效的滤除输入信号的干扰;积分分离与抗积分饱和算法能够有效的防止由于积分环节导致的系统稳定性变差,降低系统的超调量,避免积分饱和,同时又能减小控制器稳定性的误差,提高控制器位移的控制精度;带死区的控制算法计算能够有效的改善死区带来的颤动问题。
颤振叠加算法单元6将PID补偿器41获取的颤振幅值误差e'k和位移控制改进PID控制单元31获取的位移误差ek进行运算得到电流,发送至电流控制部件7。
电流控制部件7包含:电流控制增量式PID控制单元71,PWM输出单元72,电流转换电压放大单元73,电流采样滤波单元74。其中,电流控制增量式PID控制单元71的输入端与颤振叠加算法单元6的输出端连接,该电流控制增量PID式控制单元71的输出端与PWM输出单元72的输入端连接;PWM输出单元72的第一输出端与比例电磁铁8的输入端连接;电流转换电压放大单元73的输入端与所述的PWM输出单元的第二输出端连接;电流采样滤波单元74的输入端与所述的电流转换电压放大的输出端连接,该电流采样滤波单元74的输出端与第二比较器5的输入端连接。
本发明中,电流控制增量式PID控制单元71根据获取颤振叠加算法单元输出的电流误差error进行计算,从而将获取电流环控制输出值uk,通过PWM输出单元72处理后,输送至比例电磁铁8中,进而控制液压缸9的工作。
Claims (5)
1.插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,其特征在于:作为插卡式比例控制器被控对象的电液比例泵,其输出端与颤振控制闭环、活塞杆位置控制闭环相连接,该比例泵放大器包括
颤振控制闭环,其第一输入端获取电液比例泵反馈回来的活塞杆位置、比例泵前后压差和流经比例泵的流量,用于得到新的适应的颤振幅值和频率;
活塞杆位置控制闭环,其第一输入端获取用户制定的活塞杆位置值,用于活塞杆位置的精确定位;
颤振叠加算法单元,其输入端与所述的颤振控制闭环和活塞杆位置控制闭环的输出端相连接,用于改善活塞杆位置滞环的影响;
以及采样电流单元,其输入端与颤振叠加算法单元的第二输出端相连接,该采样电流单元的输出端与颤振控制闭环的第二输入端相连接,用于采集输入到电液比例泵中的实际电流;
该比例泵放大器还包括位移设定值、第一比较器、位移控制部件、颤振控制部件、第二比较器和电流控制部件,所述第一比较器的第一输入端获取输入位移设定值,所述位移控制部件与第一比较器连接,所述颤振控制部件与第二比较器连接,所述第二比较器的第一输入端获取电流控制部件检测到比例泵的实际电流,所述电流控制部件的输入端与颤振叠加算法单元的输出端连接,所述电流控制部件的第一输出端与比例电磁铁连接,所述比例电磁铁作为插卡式颤振信号自适应比例泵放大器的被控对象,其驱动液压缸中的活塞杆运动,该活塞杆的输出端与位移传感器连接。
2.根据权利要求1所述的插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,其特征在于:精确检测电磁铁的电流、活塞杆位置、比例泵前后压差和流经比例泵的流量,通过智能信号处理算法,从电流中准确提取颤振幅值和颤振频率,输入到颤振信号自适应闭环控制算法中,计算得出新的适应活塞杆位置、泵前后压差和流量的颤振幅值和频率,该过程根据实时参数不断地修正颤振幅值和频率,从而实现颤振自适应的过程。
3.根据权利要求2所述的插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,其特征在于:自适应闭环控制算法基于双闭环控制系统,双闭环控制系统为颤振控制闭环和活塞杆位置控制闭环,将活塞杆位置信号输入到颤振自适应闭环控制算法中,计算得出新的活塞杆位置控制信号,上述自适应闭环控制算法的计算结果叠加后,输出到驱动电路并作用于电磁铁,从而实现活塞杆往复运动的全行程最小滞环、高精度活塞杆位置和高动态响应特性。
4.根据权利要求1所述的插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,其特征在于:所述插卡式比例控制器被控对象为比例流量泵、比例压力泵、比例换向泵中的一种。
5.根据权利要求1所述的插卡式颤振信号自适应比例泵放大器,其特征在于:该比例泵放大器采用插卡式,输入形式有模拟输入、数字输入、斜坡信号输入,输出形式有模拟输出、数字输出。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610480127.7A CN106154828B (zh) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | 插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610480127.7A CN106154828B (zh) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | 插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106154828A CN106154828A (zh) | 2016-11-23 |
CN106154828B true CN106154828B (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=57349386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610480127.7A Expired - Fee Related CN106154828B (zh) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | 插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106154828B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101482133B (zh) * | 2009-01-23 | 2011-02-09 | 哈尔滨工业大学 | 三级电液伺服阀控制器 |
CN104821758A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-05 | 上海新跃仪表厂 | 一种电动伺服系统及其控制算法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3687020B2 (ja) * | 1997-03-18 | 2005-08-24 | 株式会社日立製作所 | Pwm式比例ソレノイドバルブ制御装置 |
JP5562790B2 (ja) * | 2010-10-01 | 2014-07-30 | 日立建機株式会社 | 電磁比例弁駆動制御装置 |
-
2016
- 2016-06-27 CN CN201610480127.7A patent/CN106154828B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101482133B (zh) * | 2009-01-23 | 2011-02-09 | 哈尔滨工业大学 | 三级电液伺服阀控制器 |
CN104821758A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-05 | 上海新跃仪表厂 | 一种电动伺服系统及其控制算法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
电液比例方向阀控制器设计;夏五星;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20150215(第2期);论文第4-5、10-11、43-44页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106154828A (zh) | 2016-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106246986B (zh) | 集成式颤振信号自适应比例阀放大器 | |
CN106015692B (zh) | 插卡式颤振信号自适应比例阀放大器 | |
Ren et al. | Fractional order sliding mode control of a pneumatic position servo system | |
RU2446428C2 (ru) | Система управления электрогидравлического пропорционального клапана, регулирующего скорость потока, и способ ее осуществления | |
CN100527034C (zh) | 定位控制系统及滤波器 | |
CN106371311B (zh) | 一种无杆气缸位置伺服系统的自抗扰控制方法 | |
DE3139925A1 (de) | Hochdruck-dosierpumpe | |
CN108180180B (zh) | 双液压缸流量补偿同步起竖装置及其控制方法 | |
CN106051269B (zh) | 集成式颤振信号自适应比例泵放大器 | |
CN106154828B (zh) | 插卡式颤振信号自适应比例泵放大器 | |
Shiralkar et al. | Generalized super-twisting algorithm for control of electro-hydraulic servo system | |
CN105458141A (zh) | 一种锻造液压机的支撑压力闭环控制系统及方法 | |
CN103671293B (zh) | 密炼机上顶栓油缸液压控制方法及装置 | |
CN105172194B (zh) | 模糊pid速度控制的液压机电气系统 | |
CN105912043A (zh) | 颤振信号双闭环自适应比例阀放大器算法 | |
CN205895755U (zh) | 一种精密控制油缸 | |
CN207975069U (zh) | 一种电液比例方向阀性能在线校正装置 | |
Rybarczyk et al. | Modelling of electrohydraulic drive with a valve controlled by synchronous motor | |
RU2395150C2 (ru) | Система управления электромагнитным подвесом ротора | |
CN204312432U (zh) | 二通插装式比例节流阀 | |
CN109139623A (zh) | 一种模拟型闭环伺服执行器控制器 | |
CN108081292A (zh) | 一种巡线机器人夹持机构压力复合控制系统 | |
Milecki et al. | Application of the MFC method in electrohydraulic servo drive with a valve controlled by synchronous motor | |
CN105955018A (zh) | 颤振信号双闭环自适应比例泵放大器算法 | |
CN212272669U (zh) | 一种并联电液比例非对称缸位置同步控制装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190201 |