CN106502161B - 三通道流量调节控制方法、装置及伺服控制驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三通道流量调节技术领域，尤其涉及三通道流量调节控制方法、控制调节装置及伺服控制驱动系统，其中流量调节控制方法包括步骤S1，判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则执行步骤S2，若否则执行步骤S3；S2，将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后执行步骤S6；S3，判断控制指令是否为动作指令，若是则执行S4，若否则执行步骤S7；S4，对三台作动器进行位置闭环控制，然后执行步骤S5；S5，判断三台作动器是否同步，如是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；S6，控制三台作动器同步运动；S7，伺服作动器不动作。

Description

三通道流量调节控制方法、装置及伺服控制驱动系统

技术领域

本发明涉及三通道流量调节技术领域，尤其涉及三通道流量调节控制方法、控制调节装置及伺服控制驱动系统。

背景技术

流量调节伺服机构控制驱动器作为电液伺服机构的重要组成部分，直接驱动控制阀，带动伺服作动器，实现伺服控制。

发动机喷管流量调节要求三通道伺服机构有较高的动态特性，三通道伺服机构在运动过程中需要保持动作的同步性。且其体积比以往设计的伺服机构更小型化，还须承受更加严苛高温环境条件，现有的电液伺服机构多为对称式结构，并且对三通道伺服机构的运动同步性未进行精度要求，只对其运动的稳态值进行控制。故对该伺服机构的控制驱动系统就有了更高的要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的三通道伺服机构的运动同步性差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三通道流量调节控制方法，包括步骤S1，判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则执行步骤S2，若否则执行步骤S3；S2，将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后执行步骤S6；S3，判断控制指令是否为动作指令，若是则执行S4，若否则执行步骤S7；S4，对三台作动器进行位置闭环控制，然后执行步骤S5；S5，判断三台作动器是否同步，如是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；S6，控制三台作动器同步运动；S7，伺服作动器不动作，保持原位。

其中，所述步骤S5中判断三台作动器是否同步的步骤还包括S51，取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1时，则三台作动器的位置满足工作要求，执行步骤S52，若e大于e2，则三台作动器的位置不满足工作要求，执行步骤S53，若e1<e<e2，则需要对三台作动器的参数进行调整，执行步骤S54；S52，保持作动器的原参数；S53，停机；S54，动态调整移动最快和最慢的两台作动器的参数，使三台作动器的位置的最大误差值小于e1。

其中，所述步骤S4中的对三台作动器进行位置闭环控制的具体步骤还包括S41，接收动作指令；S42，根据动作指令判断作动器伸出或缩回，若判断作动器伸出则执行步骤S43，若作动器缩回则执行步骤S44；S43，按照伸出参数对作动器进行控制；S44，按照缩回参数对作动器进行控制。

本发明还提供了一种三通道流量控制调节装置，包括第一模块，用于判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则由第二模块执行，若否则由第三模块执行；

第二模块，用于将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后由第六模块执行；

第三模块，用于判断控制指令是否为动作指令，若是则由第四模块执行，若否则由第七模块执行；

第四模块，用于对三台作动器进行位置闭环控制，然后由第五模块执行；

第五模块，用于判断三台作动器是否同步，如是则由第六模块执行，若否则由第七模块执行；

所述第五模块包括：第一单元，用于取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1，则三台作动器的位置满足工作要求，由第二单元执行，若e大于e2，则三台作动器的位置不满足工作要求，由第三单元执行，若e1<e<e2，则需要对三台作动器的参数进行调整，由第四单元执行；第二单元，用于保持作动器的原参数；第三单元，用于停机；第四单元，用于动态调整移动最快和最慢的两台作动器的参数，使三台作动器的位置的最大误差值小于e1；

第六模块，用于控制三台作动器同步运动；

第七模块，用于控制伺服作动器不动作，保持原位。

其中，所述第四模块在进行闭环控制时，还用于接收动作指令，根据动作指令判断作动器是伸出还是缩回，若作动器伸出则按照伸出参数对作动器进行控制，若作动器缩回则按照缩回参数进行控制。

本发明还提供了一种三通道流量调节伺服控制驱动系统，包括RS422主线接口电路、A/D转换电路、D/A转换电路、数据采集电路、传感器组、功率放大电路、三通道伺服阀组、电源转换电路和如上述任一项所述的控制调节装置，

所述传感器组的数量为三组，三组传感器组分别设于三个作动器上，每组所述传感器组包括位移传感器、温度传感器和压差传感器，分别对作动器的位置、温度和三通道伺服阀组的压差进行检测；

所述数据采集电路，用于采集各个传感器组的信号；

所述A/D转换电路，通过A/D转换芯片采集三路作动器的位置信息、温度信息和三通道伺服阀组的压差信息来参与闭环控制；

所述RSS422主线接口电路，通过422串口芯片接收上位机的总线数据作为输入控制指令传递给控制调节装置进行内部闭环控制，同时向上位机反馈三路作动器的位移、压力和温度状态信息；

所述D/A转换电路，将所述控制调节装置中的闭环控制运算得出的数字控制量转换为模拟量；

所述功率放大电路，用于对所述D/A转换电路的模拟量进行功率放大，以驱动三通道伺服阀组动作；

所述三通道伺服阀组用于控制所述三个作动器动作；

所述位移解调电路设于所述位移传感器和数据处理电路之间，且所述位移解调电路由解码芯片U1 AD698组成，外围电阻由R1、R2、R3、R4，C1～C9组成，对比常规的5线制LVDT线位移传感器解调电路，对解调电路进行调整以适应对2线制的电感式LVDT线位移传感器的解调，其中线位移传感器的正负端励磁电压由解调电路提供，通过解码芯片后，直接输出作动器的位置信息；

所述电源转换电路，转换输入的外部电为所述驱动系统提供电源。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的三通道流量调节控制方法，首先判断接收的控制指令是否为自检指令，如果是自检指令，则将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后控制三台作动器同步运动；如果控制指令不是自检指令，则需进一步判断控制指令是否为动作指令，如果是动作指令，则对三台作动器进行位置闭环控制，判断三台作动器是否同步，根据判断结果控制三台作动器同步运动，如果不是动作指令，则作动器不动作。该控制方法充分考虑三通道流量调节的特点，保证了三台作动器的同步性，实现了对作动器的精确、稳定和同步控制。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的三通道流量调节控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的判断三台作动器是否同步的流程图；

图3是本发明实施例提供的对三台作动器进行位置闭环控制的流程图；

图4是本发明实施例提供的三通道流量控制调节装置的内部结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种三通道流量调节伺服控制驱动系统的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的位移解调电路。

图中：1：RS422总线接口电路；2：控制芯片；3：A/D转换电路；4：数据采集电路；5：D/A转换电路；6：功率放大电路；7：三通道伺服阀组；8：位移解调电路；9：位移传感器；10：压差传感器；11：温度传感器；12：电源转换电路；201：指令接收模块；202：第一判断模块；203：第二判断模块；204：闭环控制模块；205：同步判断模块；206：动作控制模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本发明实施例提供的一种三通道流量调节控制方法，包括步骤

S1，判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则执行步骤S2，若否则执行步骤S3；

S2，将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后执行步骤S6；

S3，判断控制指令是否为动作指令，若是则执行S4，若否则执行步骤S7；

S4，对三台作动器进行位置闭环控制，然后执行步骤S5；S5，判断三台作动器是否同步，如是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

S6，控制三台作动器同步运动；

S7，伺服作动器不动作。

该控制方法充分考虑三通道流量调节的特点，保证了三台作动器的同步性，实现了对作动器的精确、稳定和同步控制。

进一步地，如图2所示，步骤S5中判断三台作动器是否同步的步骤还包括S51，取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1时，则三台作动器的位置满足工作要求，执行步骤S52，若e大于e2，则三台作动器的位置不满足工作要求，执行步骤S53，若e1<e<e2，则需要对三台作动器的参数进行调整，执行步骤S54；S52，保持作动器的原参数；S53，作动器停机，保持原位不动；S54，以中间速度的作动器为基准动态调整移动最快和最慢的两台作动器的参数，使三台作动器的位置的最大误差值小于e1。步骤S5基于三路作动器的位置差值动态进行动态调整，以保证三台作动器的同步性。

进一步地，如图3所示，步骤S4中的对三台作动器进行位置闭环控制的具体步骤还包括S41，接收动作指令；S42，根据动作指令判断作动器伸出或缩回，若判断作动器伸出则执行步骤S43，若作动器缩回则执行步骤S44；S43，按照伸出参数对作动器进行控制；S44，按照缩回参数对作动器进行控制。步骤S4中针对非对称缸形式的作动器在伸出或缩回时，由于运动截面积不同，导致伸出或缩回的速度不一致，影响作动器运动的平稳性，需要根据作动器的状态采取不同的控制参数进行作动器的位置的闭环控制，以保证作动器的平稳性。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种三通道流量控制调节装置，包括指令接收模块201，用于接收控制指令；

第一判断模块202，用于判断接收的控制指令是否为自检指令；

第二判断模块203，用于当第一判断模块202判断结果为否时，判断该控制指令是否为动作指令；

闭环控制模块204，用于当第二判断模块203判断结果为是时，对三个作动器的位置信息进行闭环控制；

同步判断模块205，用于根据闭环控制模块204的计算结果判断三个作动器是否同步；

动作控制模块206，用于当同步控制模块205判断结果为是时或第一判断模块202的判断结果为是时，发出控制指令，控制三台作动器同步运动，当第二判断模块203判断的结果为否或同步判断模块205的判断结果为否时，发出控制指令，控制三台作动器不动作。

进一步地，同步判断模块205在判断三个作动器是否同步时，取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1，则三台作动器的同步性满足要求，认为三路作动器的同步性较好，可按原参数继续运动；若e大于e2，则三台作动器的位置差不满足工作要求，伺服作动器停机，保持原位置不动；若e1<e<e2，识别三路作动器中最快和最慢的两路作动器，以中间速度的作动器为基准，对三台作动器中移动最快和移动最慢的作动器进行参数，使其满足要求。

进一步地，闭环控制模块204在进行闭环控制时，还用于接收动作指令，根据动作指令判断作动器是伸出还是缩回，若作动器伸出则按照伸出参数对作动器进行控制，若作动器缩回则按照缩回参数进行控制。针对非对称缸形式的作动器在伸出或缩回时，由于运动截面积不同，导致伸出或缩回的速度不一致，影响作动器运动的平稳性，需要根据作动器的状态采取不同的控制参数进行作动器的位置的闭环控制，以保证作动器的平稳性。

如图6所示，本发明实施例还提供了一种三通道流量调节控制驱动系统，包括RS422主线接口电路1、A/D转换电路3、D/A转换电路5、数据采集电路4、传感器组、功率放大电路6、三通道伺服阀组7、电源转换电路12和上述的控制调节装置，本实施例中的控制调节装置为控制芯片2，上述模块均集成在控制芯片2上。

传感器组的数量为三组，三组传感器组分别设于三个作动器上，每组传感器组包括位移传感器9、温度传感器11和压差传感器10，分别对作动器的位置、温度和三通道伺服阀组7的压差进行检测；本实施例中的位移传感器9采用电感式浸油位移传感器。

数据采集电路4，用于采集各个传感器组的信号；

A/D转换电路3，通过A/D转换芯片采集三路作动器的位置信息、温度信息和三通道伺服阀组7的压差信息来参与控制芯片2内的闭环控制；

RSS422主线接口电路1，通过422串口芯片接收上位机的总线数据作为输入控制指令传递给控制芯片2进行内部闭环控制，同时向上位机反馈三路作动器的位移、压力和温度状态信息；

D/A转换电路5，用于将控制调节装置中的闭环控制运算得出的数字控制量转换为模拟量；

功率放大电路6，功率放大电路6由运算放大器、两路三极管、电路、电容等组成，用于对D/A转换电路5的模拟量进行功率放大，以驱动三通道伺服阀组7动作；

三通道伺服阀组7用于控制三个作动器动作；

位移解调电路8设于位移传感器9和数据处理电路4之间，用于输出作动器的位置信息；本实施例的位移解调电路8主要由解码芯片U1 AD698组成，外围电阻由R1、R2、R3、R4，C1～C9组成，对比常规的5线制LVDT线位移传感器解调电路，对解调电路进行调整以适应对2线制的电感式LVDT线位移传感器的解调，其中线位移传感器的正负端励磁电压由解调电路提供，通过解码芯片后，直接输出作动器的位置信息。

电源转换电路12，主要接受外部输入的28V供电，转换为控制驱动系统硬件电路所需要的5V、±15V，以供其它电路使用。

使用时，由RS422总线接口电路接收上位机控制指令，与A/D转换电路采集的电感式位移传感器的位置信号相比较，产生误差信号，经过内部闭环控制算法得出控制量，经功率放大后驱动伺服阀块动作，伺服作动器运动到指定位置，进行位置闭环控制。

本驱动系统具有以下特点：

(1)可实现电液伺服控制驱动器的系统三通道同步调节能力，液压伺服机构的同步性显著提高。现有的设计多无同步性控制。

(2)通过对非对称缸伺服作动器的动静态控制，确保三路作动的同步性，完成同步控制。

(3)通过对上电初始时刻三路作动器位置的自动对中控制，提高伺服机构的可靠性。

(4)通过对电感式浸油位移传感器的调制解调控制，实现在高温度高压力下的位移采集变换，大大提高了系统的工作适应性和可靠性。

(5)通过对三路作动器工作温度的实时采集，实时反馈伺服机构工作环境温度，温度采集范围广，能更好地检测系统性能。

综上所述，本发明实施例提供的三通道流量调节控制驱动系统，当接收到控制指令时，三通道伺服机构控制驱动器同时处理指令信号。三个通道之间除共用指令信号外完全独立，每个通道均对相应的反馈位置信号进行多数表决，与相同的指令信号比较，实现控制闭环控制。同时对三通道的位置反馈进行比较，找出三通道中速度最快、最慢的通道，并对其参数进行调整。针对不对称缸的结构特点，在伺服作动器的伸出与缩回状态，进行不对称的非线性控制，调整其相应的控制参数。通过对控制策略的调整，有效地保证了伺服系统在非对称缸的电液伺服机构结构状态下仍能可靠工作，并达到系统性能要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种三通道流量调节控制方法，其特征在于：包括步骤

S1，判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则执行步骤S2，若否则执行步骤S3；

S2，将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后执行步骤S6；

S3，判断控制指令是否为动作指令，若是则执行S4，若否则执行步骤S7；

S4，对三台作动器进行位置闭环控制，然后执行步骤S5；

S5，判断三台作动器是否同步，如是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

所述步骤S5中判断三台作动器是否同步的步骤还包括S51，取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1时，则三台作动器的位置满足工作要求，执行步骤S52，若e大于e2，则三台作动器的位置不满足工作要求，执行步骤S53，若e1<e<e2，则需要对三台作动器的参数进行调整，执行步骤S54；

S52，保持作动器的原参数；

S53，停机；

S54，动态调整移动最快和最慢的两台作动器的参数，使三台作动器的位置的最大误差值小于e1；

S6，控制三台作动器同步运动；

S7，伺服作动器不动作，保持原位。

2.根据权利要求1所述的三通道流量调节控制方法，其特征在于：所述步骤S4中的对三台作动器进行位置闭环控制的具体步骤还包括S41，接收动作指令；

S42，根据动作指令判断作动器伸出或缩回，若判断作动器伸出则执行步骤S43，若作动器缩回则执行步骤S44；

S43，按照伸出参数对作动器进行控制；

S44，按照缩回参数对作动器进行控制。

3.一种三通道流量控制调节装置，其特征在于：包括第一模块，用于判断接收的控制指令是否为自检指令，若是则由第二模块执行，若否则由第三模块执行；

第二模块，用于将三台作动器上电并保持作动器处于原位，根据反馈的位置信息判断三台作动器是否同步，若同步则保持原位，若不同步则自动对中，然后由第六模块执行；

第三模块，用于判断控制指令是否为动作指令，若是则由第四模块执行，若否则由第七模块执行；

第四模块，用于对三台作动器进行位置闭环控制，然后由第五模块执行；

第五模块，用于判断三台作动器是否同步，如是则由第六模块执行，若否则由第七模块执行；

所述第五模块包括：第一单元，用于取三台作动器的当前位置进行差值判断，若三台作动器的位置的最大误差e小于e1，则三台作动器的位置满足工作要求，由第二单元执行，若e大于e2，则三台作动器的位置不满足工作要求，由第三单元执行，若e1<e<e2，则需要对三台作动器的参数进行调整，由第四单元执行；第二单元，用于保持作动器的原参数；第三单元，用于停机；第四单元，用于动态调整移动最快和最慢的两台作动器的参数，使三台作动器的位置的最大误差值小于e1；

第六模块，用于控制三台作动器同步运动；

第七模块，用于控制伺服作动器不动作，保持原位。

4.根据权利要求3所述的三通道流量控制调节装置，其特征在于：所述第四模块在进行闭环控制时，还用于接收动作指令，根据动作指令判断作动器是伸出还是缩回，若作动器伸出则按照伸出参数对作动器进行控制，若作动器缩回则按照缩回参数进行控制。

5.一种三通道流量调节控制驱动系统，其特征在于：包括RS422主线接口电路、A/D转换电路、D/A转换电路、数据采集电路、传感器组、功率放大电路、三通道伺服阀组、电源转换电路和如权利要求3-4任一项所述的控制调节装置，

所述传感器组的数量为三组，三组传感器组分别设于三个作动器上，每组所述传感器组包括位移传感器、温度传感器和压差传感器，分别对作动器的位置、温度和三通道伺服阀组的压差进行检测；

所述数据采集电路，用于采集各个传感器组的信号；

所述A/D转换电路，通过A/D转换芯片采集三路作动器的位置信息、温度信息和三通道伺服阀组的压差信息来参与闭环控制；

所述RS422主线接口电路，通过422串口芯片接收上位机的总线数据作为输入控制指令传递给控制调节装置进行内部闭环控制，同时向上位机反馈三路作动器的位移、压力和温度状态信息；

所述D/A转换电路，将所述控制调节装置中的闭环控制运算得出的数字控制量转换为模拟量；

所述功率放大电路，用于对所述D/A转换电路的模拟量进行功率放大，以驱动三通道伺服阀组动作；

所述三通道伺服阀组用于控制所述三台作动器动作；

位移解调电路设于所述位移传感器和数据处理电路之间，且所述位移解调电路由解码芯片U1 AD698组成，外围电阻由R1、R2、R3、R4，C1～C9组成，对比常规的5线制LVDT线位移传感器解调电路，对解调电路进行调整以适应对2线制的电感式LVDT线位移传感器的解调，其中线位移传感器的正负端励磁电压由解调电路提供，通过解码芯片后，直接输出作动器的位置信息；

所述电源转换电路，转换输入的外部电为所述驱动系统提供电源。