CN108415333A - 一种数字式比例阀控缸系统控制器 - Google Patents

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翁之旦
陈飞飞
俞亚新
金波
徐辉
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Zhejiang Sci Tech University ZSTU
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Zhejiang University ZJU
Ningbo Hoyea Machinery Manufacture Co Ltd
Zhejiang Sci Tech University ZSTU
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Abstract

本发明提供了一种数字式比例阀控缸系统控制器，用以解决现有技术中的比例阀控制器调整参数过程繁琐，难以适应多种工作场合的问题，本控制器包括：信号转换模块：用于接收预设类别传感器采集的模拟量信号，将接收的模拟量信号转换为对应的数字量信号，并将所述数字量信号发送至预设位置；信号处理模块：用于接收信号转换模块发送的数字量信号，通过预设微处理器处理接收的数字量信号以及解算预设的控制算法，并输出对应的PWM控制信号至功率放大级电路。采用本数字式比例阀控缸系统控制器能够利用数字信号来调整控制参数，操作灵活，实用和维护简单方便，并且采用高精度的信号转换模块，信号的转换精度也有大的提高。

Description

一种数字式比例阀控缸系统控制器
技术领域
本发明涉及电液比例控制技术领域，尤其涉及一种数字式比例阀控缸系统控制器。
背景技术
在工业、航空航天、军事工程等多领域，众多液压设备都需要实现精确的位置控制。凭借着低成本、抗污染能力强的特点，电液比例阀在许多工业应用方面取代了电液伺服阀。因而，电液比例阀控缸位置控制系统有着广阔的应用前景。比例控制器，作为阀控缸系统的控制核心，通过控制电液比例阀的流量，进而控制液压缸位置，其性能直接影响了阀控缸系统的控制效果。
目前比例控制器多为模拟式结构，即采用大量模拟电子元器件构成模拟控制电路，调整参数过程繁琐，也不利于及时更换和调整控制算法，难以适应多种工作场合。
发明内容
为了解决现有技术中比例控制器采用模拟电子元器件构成模拟控制电路，调整参数过程繁琐难以适应多种工作场合的问题，本发明提供了一种通过采用STM32微处理器和外部集成高精度的模数转换器，实现按需调整控制算法和控制参数、控制性能良好以及使用和维护简单方便的数字式调控缸控制器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种数字式比例阀控缸系统控制器，包括：
信号转换模块：用于接收预设类别传感器采集的模拟量信号，将接收的模拟量信号转换为对应的数字量信号，并将所述数字量信号发送至预设位置；
信号处理模块：用于接收信号转换模块发送的数字量信号，通过预设微处理器处理接收的数字量信号以及解算预设的控制算法，并输出对应的PWM控制信号至功率放大级电路。
进一步地，信号转换模块包括：
模数转换器，用于将接收预设类别传感器采集的模拟量信号转换为对应的数字量信号。
进一步地，
所述模数转换器为外部双极性高精度A/D芯片模数转换器。
进一步地，
所述预设微处理器为STM32微处理器。
进一步地，
所述STM32微处理器的控制算法包括PID控制算法和状态反馈控制算法。
进一步地，还包括：
传感器信号接口电路，用于和多个预设类别传感器相连，采集对应的模拟量信号并将多个类别传感器采集的模拟量信号发送至信号转换模块，所述多个预设类别传感器包括：比例电磁铁电流采样电阻、阀芯位移传感器、活塞位移传感器、活塞速度传感器以及液压缸腔体压力传感器。
进一步地，还包括：
输入信号接口电路，用于接收预设给定信号，并将接收的预设给定信号发送至信号转换模块；所述输入信号接口电路包括模拟量输入接口电路和数字量输入接口电路。
进一步地，
模拟量输入接口电路输入端接收预设电压范围的电压信号或预设电流范围的电流信号。
进一步地，还包括：
功率放大级电路，用于接收信号处理模块输出的PWM控制信号。
本发明的有益效果是：
(1)采用STM32微处理器为主控制器，控制算法和控制参数均通过程序编写实现，并可通过上位机人机界面进行控制参数的调整，操作灵活，使用和维护简单方便；
(2)采用外部集成高精度双极性A/D芯片的方式，将各类模拟信号转换为数字信号，避免了负电压变换为正电压过程中运放电路产生的零漂，提高了信号的转换精度。
附图说明
图1是本发明数字比例阀控缸系统控制器系统结构图一；
图2是本发明数字比例阀控缸系统控制器系统结构图二；
图3是本发明数字式比例阀控缸系统控制器的系统结构连接图；
图4本发明数字式比例阀控缸系统控制器的具体实施例的总体框图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例
本实施例提供了一种数字式比例阀控缸系统控制器控制器，如图1至图2本数字式比例阀控缸系统控制器控制器包括：
信号转换模块：用于接收预设类别传感器采集的模拟量信号，将接收的模拟量信号转换为对应的数字量信号，并将所述数字量信号发送至预设位置；所述信号转换模块包括模数转换器，所述模数转换器用于将接收预设类别传感器采集的模拟量信号转换为对应的数字量信号；所述模数转换器为外部双极性高精度A/D芯片模数转换器。
信号处理模块：用于接收信号转换模块发送的数字量信号，通过预设微处理器处理接收的数字量信号以及解算预设的控制算法，并输出对应的PWM控制信号至功率放大级电路，所述预设微处理器为STM32微处理器；所述STM32微处理器的控制算法包括PID控制算法和状态反馈控制算法。
进一步地，本数字式比例阀控缸系统控制器控制器还包括：
传感器信号接口电路，用于和多个预设类别传感器相连，采集对应的模拟量信号并将多个类别传感器采集的模拟量信号发送至信号转换模块，所述多个预设类别传感器包括：比例电磁铁电流采样电阻、阀芯位移传感器、液压缸位移传感器、液压缸速度传感器以及液压缸腔体压力传感器。
进一步地，还包括：
输入信号接口电路，用于接收预设给定信号，并将接收的预设给定信号发送至信号转换模块；所述输入信号接口电路包括模拟量输入接口电路和数字量输入接口电路；所述模拟量输入接口电路输入端接收预设电压范围的电压信号或预设电流范围的电流信号。
进一步地，还包括：
功率放大级电路，用于接收信号处理模块输出的PWM控制信号，放大后发送至比例阀。
其中还包括通信接口电路，
存储器扩展电路，
电源管理电路，
如图3至图4示，本控制器的内部结构具体实施方式为：
所述STM32微处理器输入端与模数转换器的输出端相连，输出端与功率放大级电路相连，STM32微处理器通过编程对已转换为数字量的各类信号进行处理以及对控制算法进行解算，输出PWM控制信号至功率放大级电路；所述模数转换器输入端分别与输入信号接口电路的输出端、传感器信号接口电路的输出端相连；所述传感器信号接口电路输入端与各类传感器的输出端相连；所述功率放大级电路输入端与STM32微处理器的输出端相连，STM32微处理器的输出端与电液比例阀相连；所述通信接口电路和存储器拓展电路均与STM32微处理器直接相连；所述电源管理电路，为STM32微处理器、模数转换器、输入信号接口电路、传感器信号接口电路、功率放大级电路、通信接口电路以及存储器拓展电路提供稳定电源。
如图4示，阀芯位移传感器和电液比例阀相连，用于检测阀芯位置；电液比例阀和双出杆对称液压缸相连；活塞位移传感器、活塞速度传感器和双出杆对称液压缸的两个伸出杆相连，分别用于检测液压缸的位移和速度。第一腔体压力传感器和第二腔体压力传感器分别和双出杆对称液压缸的两个液压腔相连，用于检测液压缸两个液压腔的压力。将数字式比例阀控缸系统控制器功率放大级电路的输出端和电液比例阀的两个电磁铁相连，利用采样电阻对电磁铁电流进行采样并将采的电流信号转化为电压信号。阀芯位移传感器、活塞位移传感器、活塞速度传感器、第一腔体压力传感器、第二腔体压力传感器的输出端及电磁铁电流采样电阻的采样输出端均和传感器信号接口电路的输入端相连，实现对各类传感器信号的采样。另外，上位机人机界面通过通讯线和通信接口电路相连，实现数据通信功能。
传感器信号接口电路对各类传感器反馈信号进行变换，输出至模数转换器。模数转换器对传感器反馈和外部给定的模拟量信号进行模数转换，并输出至STM32微处理器。通过预先程序编写和烧录，STM32微处理器结合传感器反馈和外部给定信号，进行控制算法解算，采用的控制算法包括PID控制算法和状态反馈控制算法。算法解算完成后，STM32微处理器输出PWM控制信号至功率放大级电路，控制比例阀的第一电磁铁和第二电磁铁，进而通过控制电液比例阀的输出流量，实现对双出杆对称液压缸活塞位置的控制。
进一步地，本实施例提供的数字式比例阀控缸系统控制器还包括上位机人机界面，通过操作上位机人机界面，读取控制器当前控制参数，并进行调整，同时显示液压缸活塞位置的控制效果。
采用本实施例提供的数字式比例阀控缸系统控制器能够实现利用STM32微处理器为主控制器，控制算法和控制参数均通过程序编写实现，并可通过上位机人机界面进行控制参数的调整，操作灵活，使用和维护简单方便；并采用外部集成高精度双极性A/D芯片的方式，将各类模拟信号转换为数字信号，避免了负电压变换为正电压过程中运放电路产生的零漂，提高了信号的转换精度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，包括：
信号转换模块：用于接收预设类别传感器采集的模拟量信号，将接收的模拟量信号转换为对应的数字量信号，并将所述数字量信号发送至预设位置；
信号处理模块：用于接收信号转换模块发送的数字量信号，通过预设微处理器处理接收的数字量信号以及解算预设的控制算法，并输出对应的PWM控制信号至功率放大级电路。
2.根据权利要求1所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，信号转换模块包括：
模数转换器，用于将接收预设类别传感器采集的模拟量信号转换为对应的数字量信号。
3.根据权利要求2所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，
所述模数转换器为外部双极性高精度A/D芯片模数转换器。
4.根据权利要求1所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，
所述预设微处理器为STM32微处理器。
5.根据权利要求4所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，
所述STM32微处理器的控制算法包括PID控制算法和状态反馈控制算法。
6.根据权利要求1所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，包括：
传感器信号接口电路，用于和多个预设类别传感器相连，采集对应的模拟量信号并将多个类别传感器采集的模拟量信号发送至信号转换模块，所述多个预设类别传感器包括：比例电磁铁电流采样电阻、阀芯位移传感器、活塞位移传感器、活塞速度传感器以及液压缸腔体压力传感器。
7.根据权利要求1所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，包括：
输入信号接口电路，用于接收预设给定信号，并将接收的预设给定信号发送至信号转换模块；所述输入信号接口电路包括模拟量输入接口电路和数字量输入接口电路。
8.根据权利要求7所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，
模拟量输入接口电路输入端接收预设电压范围的电压信号或预设电流范围的电流信号。
9.根据权利要求1所述的一种数字式比例阀控缸系统控制器，其特征在于，包括：
功率放大级电路，用于接收信号处理模块输出的PWM控制信号。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2146024Y (zh) * 1992-12-18 1993-11-10 浙江大学 数字电液比例控制装置
CN101256417A (zh) * 2008-02-25 2008-09-03 周德海 比例阀门对精密气压控制装置
CN202521031U (zh) * 2012-03-29 2012-11-07 宁波华液机器制造有限公司 单路数字比例阀放大器
CN202550968U (zh) * 2012-03-29 2012-11-21 宁波华液机器制造有限公司 开环数字比例阀放大器
CN202550969U (zh) * 2012-03-29 2012-11-21 宁波华液机器制造有限公司 双路数字比例阀放大器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2146024Y (zh) * 1992-12-18 1993-11-10 浙江大学 数字电液比例控制装置
CN101256417A (zh) * 2008-02-25 2008-09-03 周德海 比例阀门对精密气压控制装置
CN202521031U (zh) * 2012-03-29 2012-11-07 宁波华液机器制造有限公司 单路数字比例阀放大器
CN202550968U (zh) * 2012-03-29 2012-11-21 宁波华液机器制造有限公司 开环数字比例阀放大器
CN202550969U (zh) * 2012-03-29 2012-11-21 宁波华液机器制造有限公司 双路数字比例阀放大器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
覃展斌: "具有运动控制功能的电液比例阀控制器研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

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