CN108468665A - 2d伺服阀控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了2D伺服阀控制器，包括负载容腔，所述负载容腔连接有信息采集板，所述信息采集板连接比例电磁铁，所述信息采集板连接有两个传感器，两个传感器分别安装在二通阀的进口端和出口端，所述信息采集板内设置有硬件滤波、软件滤波和数字PID，所述硬件滤波连接软件滤波，所述软件滤波连接数字PID，所述数字PID内安装有三种算法，且数字PID连接有功率放大器，并且功率放大器连接比例电磁铁。本控制器配合2D阀和压扭联轴器，2D阀和压扭联轴器共同构成机械负反馈，增加2D阀的稳定性，提高其动态响应；所以该新型2D多功能二通阀具有机械和电反馈双闭环负反馈功能，极大的提高了阀的响应特性和稳定性。

Description

2D伺服阀控制器

技术领域

本发明涉及二通阀技术领域，具体为2D伺服阀控制器。

背景技术

液压传动技术是现代传动与控制的重要手段和不可替代的基础技术之一，其应用遍及国民经济各领域，而液压控制阀是任何一台液压设备或装置中必不可少的控制元件。20世纪60年代末，随着电子技术（包括传感器）和液压技术的日益结合紧密，不断发展的工程应用对液压控制阀提出了更高要求，各种带反馈型电液比例控制阀的性能指标日臻完善，有替代其他高端液压元件（如伺服阀）的趋势。但是，目前中国电液比例阀，尤其是高端数字压力和流量控制阀的发展现状不容乐观，存在的主要问题是：（11）国外液压生产商对中国液压行业的垄断目前，国外知名液压生产商，如日本油研、力士乐和威格士等，已形成对中国电液比例阀技术的垄断地位，对中国出口的商品价格要比其国内售价高出10倍左右，其在中国投资生产的液压元件占据了中国液压行业年利润的60%以上。且这些跨国公司还在我国加大投资力度，以图保持其在高端数字液压产品市场的优势地位。（22）国内液压元件生产商的技术“瓶颈”国内液压公司的电液比例控制元件大多还处于简单的模仿阶段，仅靠一味的跟踪模仿，很难走出“受制于人”的技术困境；个别企业虽有研发成功，但由于互换性差且不标准等原因，仍没有批量产品上市，且高压大流量时阀的体积较大，结构复杂，应用场合受限。国外产品价格高和国内产品技术的不成熟是中国高端电液数字比例阀市场的现状，而各类民用工程对高性能液压控制阀，尤其是数字比例压力和流量控制阀的需求却变得日益迫切与广泛。基于以上背景，申请人提出了“D2D多功能数字比例二通阀关键技术研究”课题，旨在研发一种新型多功能数字比例二通阀，该新型数字二通阀通过比例控制方式的改变可实现比例溢流阀、比例减压阀和比例流量阀三种阀的功能，并可实现高压大流量控制，推广应用在工程领域，可提高国内外高端液压数字阀的小型化和通用互换性。

发明内容

本发明的目的在于提供2D伺服阀控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：2D伺服阀控制器，包括负载容腔，所述负载容腔连接有信息采集板，所述信息采集板连接比例电磁铁，其特征在于：所述信息采集板连接有两个传感器，两个传感器分别安装在二通阀的进口端和出口端，所述信息采集板内设置有硬件滤波、软件滤波和数字PID，所述硬件滤波连接软件滤波，所述软件滤波连接数字PID，所述数字PID内安装有三种算法，且数字PID连接有功率放大器，并且功率放大器连接比例电磁铁。

优选的，所述硬件滤波为滤波器，所述软件滤波为滤波算法。

优选的，三种所述算法分别对应三种模式，三种模式分别为溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式。

优选的，所述溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式的算法流程如下：

溢流阀模式：要求进口压力为某一数值并保持不变；当切换为溢流模式时，压力传感器检测到进口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流增强信号，进行溢流（微开或全开，阀口开度取决于比较值的大小）；当检测压力信号小于预设压力值时，控制器不发出信号，阀芯保持初始位置不动；

减压阀模式：要求出口压力为某一数值并保持不变（以定值减压阀为例)，切换到减压阀模式时，控制器首先发出一初始电流信号，压力传感器检测到出口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小；

流量阀模式：要求阀口开度为某一数值并保持流量不变，根据阀口流量公式可知进出口压力差与孔口流量之间的关系，当切换到流量阀模式时，控制器根据压力传感器检测到的进出口压力信号和电磁铁的位移，通过流量公式（Q为流体体积流量，为流量阀的压差，为流量阀流通能力，A为流量阀横截面积，为流体密度）转换为流量信号，与预设流量信号比较，当检测流量信号大于预设值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小，反之阀口变大，直到检测值等于预设值为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本控制器配合2D阀和压扭联轴器，2D阀和压扭联轴器共同构成机械负反馈，增加2D 阀的稳定性，提高其动态响应；压力传感器检测的压力信号反馈到控制器并与预设信号进行比较形成电反馈；所以该新型 2D多功能二通阀具有机械和电反馈双闭环负反馈功能，极大的提高了阀的响应特性和稳定性。

附图说明

图1为本发明控制框图；

图2为本发明控制算法流程图。

图中标号：PS1为二通阀进口P口压力信号，PS2为二通阀出口A口压力信号，PID1、PID2、PID3分别为溢流阀模式、减压阀模式、流量阀模式的PID控制算法，i为电磁铁驱动电流，Xm为电磁铁位移，Xv为2D阀阀芯位移，Δx为电磁铁位移与阀芯位移的差，Δθ为2D阀阀芯的旋转角度，Qy为阀口的流量。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：2D伺服阀控制器，包括负载容腔，所述负载容腔连接有信息采集板，所述信息采集板连接比例电磁铁，所述信息采集板连接有两个传感器，两个传感器分别安装在二通阀的进口端和出口端，所述信息采集板内设置有硬件滤波、软件滤波和数字PID，所述硬件滤波连接软件滤波，所述软件滤波连接数字PID，所述数字PID内安装有三种算法，且数字PID连接有功率放大器，并且功率放大器连接比例电磁铁，所述硬件滤波为滤波器，所述软件滤波为滤波算法。

三种所述算法分别对应三种模式，三种模式分别为溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式。所述溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式的算法流程如下：

溢流阀模式：要求进口压力为某一数值并保持不变；当切换为溢流模式时，压力传感器检测到进口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流增强信号，进行溢流（微开或全开，阀口开度取决于比较值的大小）；当检测压力信号小于预设压力值时，控制器不发出信号，阀芯保持初始位置不动；

减压阀模式：要求出口压力为某一数值并保持不变（以定值减压阀为例)，切换到减压阀模式时，控制器首先发出一初始电流信号，压力传感器检测到出口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小；

流量阀模式：要求阀口开度为某一数值并保持流量不变，根据阀口流量公式可知进出口压力差与孔口流量之间的关系，当切换到流量阀模式时，控制器根据压力传感器检测到的进出口压力信号和电磁铁的位移，通过流量公式（Q为流体体积流量，为流量阀的压差，为流量阀流通能力，A为流量阀横截面积，为流体密度）转换为流量信号，与预设流量信号比较，当检测流量信号大于预设值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小，反之阀口变大，直到检测值等于预设值为止。

本控制器配合2D阀和压扭联轴器，2D阀和压扭联轴器共同构成机械负反馈，增加2D 阀的稳定性，提高其动态响应；压力传感器检测的压力信号反馈到控制器并与预设信号进行比较形成电反馈；所以该新型 2D多功能二通阀具有机械和电反馈双闭环负反馈功能，极大的提高了阀的响应特性和稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.2D伺服阀控制器，包括负载容腔，所述负载容腔连接有信息采集板，所述信息采集板连接比例电磁铁，其特征在于：所述信息采集板连接有两个传感器，两个传感器分别安装在二通阀的进口端和出口端，所述信息采集板内设置有硬件滤波、软件滤波和数字PID，所述硬件滤波连接软件滤波，所述软件滤波连接数字PID，所述数字PID内安装有三种算法，且数字PID连接有功率放大器，并且功率放大器连接比例电磁铁。

2.根据权利要求1所述的2D伺服阀控制器，其特征在于：所述硬件滤波为滤波器，所述软件滤波为滤波算法。

3.根据权利要求1所述的2D伺服阀控制器，其特征在于：三种所述算法分别对应三种模式，三种模式分别为溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式。

4.根据权利要求3所述的2D伺服阀控制器，其特征在于：所述溢流阀模式、减压阀模式和流量阀模式的算法流程如下：

溢流阀模式：要求进口压力为某一数值并保持不变；当切换为溢流模式时，压力传感器检测到进口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流增强信号，进行溢流（微开或全开，阀口开度取决于比较值的大小）；当检测压力信号小于预设压力值时，控制器不发出信号，阀芯保持初始位置不动；

减压阀模式：要求出口压力为某一数值并保持不变（以定值减压阀为例)，切换到减压阀模式时，控制器首先发出一初始电流信号，压力传感器检测到出口压力信号反馈到控制器，并将其与预设压力信号比较，当检测压力信号大于预设压力值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小；

流量阀模式：要求阀口开度为某一数值并保持流量不变，根据阀口流量公式可知进出口压力差与孔口流量之间的关系，当切换到流量阀模式时，控制器根据压力传感器检测到的进出口压力信号和电磁铁的位移，通过流量公式（Q为流体体积流量，为流量阀的压差，为流量阀流通能力，A为流量阀横截面积，为流体密度）转换为流量信号，与预设流量信号比较，当检测流量信号大于预设值时，控制器发出电流减小信号，阀口逐渐关小，反之阀口变大，直到检测值等于预设值为止。