CN108916165B - 双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，脉冲数字流方法是配置两个脉冲数字流发生器，两个脉冲数字流发生器输出的相位，采用峰值错位的方式，以使其中一个脉冲数字流发生器处于换向位置时，另一个脉冲数字流发生器处于压油行程中，将两个脉冲数字流发生器的流体脉冲输出和电脉冲编码信号分别进行叠加，即得到一列流体脉冲是错峰输出的总的脉冲数字流，它们的各个流体脉冲之间，已经消弭了在应用单一发生器时，所存在的瞬时无压力和流量输出的状况，也就是生成的脉冲数字流具有了无间断输出压力和流量的性能，这将使工作对象的运行更加平稳、连续，可有效防止在高压、重载工况下的冲击、爬行、震动等不利现象的发生。

Description

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法

技术领域

本发明涉及机械工程学科中的流体传动与控制技术领域，特别是涉及流体系统实现数字化控制的采用双发生器进行错峰叠加输出的脉冲数字流方法。

背景技术

流体传动与控制是在国民经济的诸多领域中应用广泛的一门工程技术，它不仅能够实现大功率的传动，并且也是一种重要的控制手段。随着信息时代对数字技术的要求越来越普遍和越来越高，采用计算机对流体元件及流体动力系统进行实时数字控制已经成为流体技术发展的重要趋势。多年来，人们对此进行了大量的工作，至今已有不少的方法提出并应用，脉冲数字流技术便是其中的一种。

中国专利ZL02213827.7公开了一种流体系统数字化的脉冲数字流传动、控制装置；中国专利ZL02110237.6公开了一种流体系统数字化的脉冲数字流传动、控制方法。以上两件专利所提出的是：应用一个电--流体脉冲数字流发生器的装置，将流体系统的工作介质进行离散、量化和编码，生成一系列接连不断的、等量的、可计数的、可控的流体脉冲序列。其中每一个流体脉冲都有一个与之相对应的电脉冲信号伴随，相当于给每一个流体脉冲进行了编码。该发明对传统的工作流体本身进行了A/D转换，将流体系统回路中运行的模拟式流体转变为离散的、可计数的、可控的数字式流体，称之为脉冲数字流。其中的流体脉冲用于操作受控对象，电子脉冲用作流体脉冲的编码信号，两者合二而一，共生共用，不但可以对各种流体动力元件，如泵、阀、油缸、油马达等执行机构实行增量式的数字控制，使它们成为数字式流体元件，并可进而由这些数字流体元件构成完全的数字流体系统。

申请号为200410010232.1的中国专利公开了一种流体系统同步运动数字化控制的脉冲数字流方法：该方法提出了一个同步脉冲数字流发生器装置，它把流体系统中连续流动的模拟式流体转变为两列（或两列以上）等量（或成比例）的一连串可计数的、确定量的流体脉冲。同时这些一连串的流体脉冲又有与其一一对应的电脉冲信号相伴随，相当于对每两个（或两个以上）等量（或成比例）的流体脉冲进行了编码，从而同时形成两列（或两列以上）的脉冲数字流，以驱动两个（或两个以上）液压缸的同步（或定比）运动。电脉冲信号则由计算机进行计数、比较、运算等处理后，控制流体开关阀的工作状态，从而控制同步液压缸的启动或停止。需要指出的是，此处同时形成的这两列（或两列以上）的脉冲数字流是不能进行异步工作的，即不能是一列驱动，一列卸荷；而只能是同时驱动，或同时卸荷。

申请号为200610017590.4的中国专利公开了一种流体系统代码形式脉冲数字流的控制方法及装置：该方法应用一个代码形式的电——流体脉冲数字流发生器，使产生的n列流体脉冲的量化单位构成二进制代码关系，再经由相应电磁换向阀的分配、组合和连接，形成一个量化单位可用数字方式调节的总的流体脉冲输出。该流体脉冲又有相伴随的电脉冲信号，从而形成二进制代码形式的脉冲数字流。它不但能以数字方式控制各种流体动力元件，而且也可对流体系统的负载流量，执行机构的工作速度等，进行数字化的设定、调整和控制。

申请号为200810141420.6的中国专利公开了一种流体系统凸轮转子式脉冲数字流发生装置：该方法采用凸轮转子的回转运动机构，驱动转子周围的柱塞做往复直线运动以实现吸油和压油的动作，将流体系统中的工作介质进行离散、量化和编码，把流体系统中连续流动的模拟式流体转变为多路可计数的、可控的、确定量的一系列流体脉冲；因为凸轮转子的连续回转运动可采用较高转速，因此能获得较高频率的流体脉冲；这一系列流体脉冲又伴随有与其一一对应的电脉冲信号，遂形成多路的脉冲数字流。各路脉冲数字流能以并行方式对多个流体动力元件进行同步或异步的数字控制，可以满足各种复杂系统的控制要求。

中国专利ZL201410113138.2公开了一种流体系统的活塞往复式脉冲数字流发生装置：该方法利用活塞的往复直线运动，推动柱塞进行往复运动以实现吸油和压油的循环动作，从而把流体系统中连续流动的模拟式流体转变为多路确定量的一系列流体脉冲；与此同时，又将这些流体脉冲附加上与其一一对应的电脉冲信号；最终实现了对流体系统中工作介质的离散、量化和编码，把从油源供给的模拟式流体进行了A/D转换，从而形成多路的脉冲数字流。各路脉冲数字流之间，能以并行方式对多个流体动力元件进行同步或异步的数字控制，能满足各种复杂系统的控制要求。

以上六件专利中，无论是活塞往复式的还是凸轮转子式的脉冲数字流发生装置；以及不同形式的脉冲数字流的输出，即无论是单路的、同步双路的、代码形式的，还是多路的脉冲数字流，它们生成的各个流体脉冲之间，都会存在瞬时时间内无压力、流量输出的状况。这是因为电—流体脉冲数字流发生器在对工作介质进行离散、量化和编码，实现对工作介质的模/数（A/D）转换时，工作柱塞有吸油、换向、压油、换向的往复工作循环过程。在换向的瞬间，柱塞会有瞬时的静止，发生器将不产生压力、流量的输出。这时流体系统中的压力是由流体本身及管路系统的可压缩性来进行维持，负载的运动是由于自身的惯性而得以继续。换向以后压力又会有一个恢复的阶段。因此，流体脉冲的压力变化是在周期性地波动，只不过整个换向过程的时间很短，该性状对一般的流体控制系统是反映不出来的而已。但是，如果系统对性能的要求较高或在高压、重载的工况下，就有可能产生负载运动不平稳，或是出现工作台爬行的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，使两个发生器的输出，在相位上始终保持半个周期的相位差，当将两个发生器的输出进行叠加后，就会得到一列错峰输出的总的脉冲数字流，以解决现有技术中的脉冲数字流装置在工作柱塞换向时，由于瞬时静止导致的系统压力和流量不连续的问题。

为实现上述目的，本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的技术方案是：

配置两个脉冲数字流发生器，两个脉冲数字流发生器的工作活塞采用峰值错位输出，以使其中一个脉冲数字流发生器处于换向位置时，另一个脉冲数字流发生器处于压油行程中，将两个脉冲数字流发生器的流体脉冲输出和电脉冲编码信号分别进行叠加，即得到一列流体脉冲是错峰输出的总的脉冲数字流。

进一步的，为了能够实现最终的流体脉冲错峰叠加输出，在脉冲数字流发生器为活塞往复运动型的发生器时，两个脉冲数字流发生器中的一个是主脉冲数字流发生器，另一个是从脉冲数字流发生器，通过主脉冲数字流发生器上的控制机构来控制从脉冲数字流发生器动作。

进一步的，为了能够精确地控制主、从脉冲数字流发生器之间的联动，在主脉冲数字流发生器中的活塞杆上固定安装一凸轮套环，主脉冲数字流发生器的机座上设置一机动二位四通换向阀，凸轮套环和机动二位四通换向阀构成所述控制机构用于先导控制从脉冲数字流发生器中液动二位四通换向阀进行换向。

进一步的，为了使两个发生器的输出能保持半个周期的相位差，所述凸轮套环为一个具有圆柱面和与圆柱面连接的圆锥面构成的环形套筒，凸轮套环的环面与机动二位四通换向阀的顶杆滚轮保持接触，且锥面部分的长度和锥度，要使得当主脉冲数字流发生器中工作活塞运动到行程的一半时，能保证机动二位四通换向阀实现换向，进而实现从脉冲数字流发生器中工作活塞的换向。

进一步的，为了使凸轮套环的环面与机动二位四通换向阀的顶杆滚轮之间的接触，在工作过程中不致于脱落，凸轮套环的轴向尺寸为工作活塞的行程1.1~1.3倍，凸轮套环在主脉冲数字流发生器中活塞杆上固定的位置是：当工作活塞位于锥面一侧的极限点时，机动二位四通换向阀的顶杆滚轮须位于凸轮套环圆柱面的背向圆锥面一侧的极限点处。

进一步的，在脉冲数字流发生器为凸轮转子运动型的发生器时，两者的盘形凸轮和增量式码盘须固定安装在同一传动轴上，进行同步转动，并且，两组盘形凸轮和增量式码盘在圆周方向的位置要错开一定的角度Δ，驱动两组盘形凸轮和增量式码盘同步转动，以在其中一个脉冲数字流发生器处于换向位置时，另一个脉冲数字流发生器处于压油行程。

进一步的，定义Z为盘形凸轮周围对应于生成每一列脉冲数字流的柱塞的数目，角度差Δ等于盘形凸轮升程段轮廓曲线范围角φ的Z分之一。

进一步的，为了实现两个脉冲数字流发生器输出的叠加，将它们的两列流体脉冲，经由一个梭阀汇合后，得到一路总的错峰输出的流体脉冲序列；两列电脉冲编码信号，经由逻辑电路相“或”后，得到一路总的电脉冲编码序列，双发生器总的输出的每一个流体脉冲都有一个电脉冲信号相对应，最终得到的便是一路错峰输出的脉冲数字流。

如上所述，本发明的意义和价值在于：相比于现有技术，本发明所涉及的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法是将两个发生器所生成的二列流体脉冲波形之间的相位偏移错峰，再相互叠加所得到的输出。所以，每一个流体脉冲已经不再是独立呈现，而总是和相邻的流体脉冲共同起作用。因此，这种错峰叠加输出的脉冲数字流，不会再出现某一发生器的工作活塞处于换向位置时，瞬时对外没有压力和流量的输出的情况。该方法可以使流体系统工作时的压力和流量更加连续，从而使执行机构的运行更加平滑稳定。即使在高压、重载的工况下，也能够避免系统可能产生的冲击、震动等不利现象，或是工作台出现爬行的问题。这对提高整个系统的性能是有重大意义的。

另外，本发明双发生器错峰叠加后的输出，因为是包含了双发生器的两组流体脉冲列，所以在单位时间里，流体脉冲的个数等于增加了一倍。因此，无形中也提高了脉冲数字流的发生频率，这对改善系统的调速性能也具有良好的作用。

附图说明

图1为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的实施例1的结构示意图；

图2为图1中的D1-D1向视图；

图3为图1中的D2-D2向视图；

图4为图1中的凸轮套环的结构示意图；

图1~4中，1是活塞杆，2、3、8、9是单向阀，4、7是工作柱塞，5、6是工作活塞，10是机座与缸体，11是凸轮套环，12是机动二位四通换向阀，13是液动二位四通换向阀，14是梭阀，15是从脉冲数字流发生器，X、Y是在工作柱塞4、7上开出的环槽，S ₁₁ 、S ₁₂ 、S ₂₁ 、S ₂₂ 是编码光电开关；

图5为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的实施例2结构示意图；

图5中，2-1是活塞杆，2-2、2-7是工作活塞，2-3、2-6、2-8、2-11是工作柱塞，2-4、2-5、2-9、2-10是单向阀组，2- 12是缸体与机座，2-13是凸轮套环，2-14是机动二位四通换向阀，2-15是液动二位四通换向阀，2-16是从同步脉冲数字流发生器，2-17、2-18是梭阀，X、Y是在工作柱塞2-6、2-8上开出的环槽， S ₁₁ 、S ₁₂ 、S ₂₁ 、S ₂₂ 是编码光电开关；

图6为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的实施例3结构示意图；

在图6中，3-1是活塞杆，3-2、3-14是工作活塞，3-3、3-13是弹簧柱塞，3-4、3-5、3-11、3-12是单向阀，3-6、3-10是活塞缸，3-7、3-9是遮光盘，3-8是凸轮套环，3-15是机座，3-16是液动二位四通换向阀，3-17是机动二位四通换向阀，3-18是从脉冲数字流发生器，3-19是梭阀，X、Y是在工作活塞3-2、3-14上开出的环槽，S ₁₁ 、S ₁₂ 、S ₂₁ 、S ₂₂ 是编码光电开关；

图7为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的实施4结构示意图；

图8为图7的A1-A1向视图；

图9为图7中的B1-B1向视图；

图10为图7中的B2-B2向视图；

图11为图7中的A2-A2向视图；

在图7～图11中，4-1是传动轴，4-2、4-11是增量式码盘，4-3、4-10是盘形凸轮，4-4、4-9、4-13、4-18是柱塞缸，4-5、4-6、4-16、4-17是吸油单向阀，4-7、4-8、4-14、4-15是压油单向阀，4-12是梭阀，4-19是缸体与机座， D11、T11和 D12、T12分别是脉冲数字流发生器Ⅰ的光电开关与细分光电开关，D21、T21和 D22、T22分别是脉冲数字流发生器Ⅱ的光电开关与细分光电开关；

图12为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法的实施例5结构示意图；

图13为图12中的A1-A1向视图；

图14为图12中的A2-A2向视图；

图15为图12中的B1-B1向视图；

图16为图12中的B2-B2向视图；

在图12～图16中，5-1是传动轴，5-2、5-11是增量式码盘，5-3、5-12是盘形凸轮，5-4、5-14、5-9、5-19是柱塞缸，5-5、5-6、5-15、5-18是吸油单向阀，5-7、5-8、5-16、5-17是压油单向阀，5-10是梭阀，5-13是缸体与机座， D11、T11和 D12、T12分别是脉冲数字流发生器Ⅰ的光电开关与细分光电开关，D21、T21和 D22、T22分别是脉冲数字流发生器Ⅱ的光电开关与细分光电开关；

图17为本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在具体应用时的系统组织框图；

图18为图17中的双发生器里的电脉冲发生器及控制电路的结构原理图。

具体实施方式

根据上述发明内容所提出的技术方案，可将现有技术中不同输出形式的脉冲数字流发生器，按此方法构造出多种多样的实施方案。为了节省篇幅和图幅，以下实施方案都以单路的错峰叠加输出作为举例。下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1：

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在采用活塞往复运动型的发生器时，它们的量化单位q（单位：毫升/每个脉冲）相等。如图1至图4所示，1是活塞杆，2、3、8、9是单向阀，4、7是工作柱塞，5、6是工作活塞，10是机座与缸体，11是凸轮套环，12是机动二位四通换向阀，13是液动二位四通换向阀，14是梭阀，15是从脉冲数字流发生器，X、Y是在工作柱塞4、7上开出的环槽，S ₁₁ 、S ₁₂ 、S ₂₁ 、S ₂₂ 是编码光电开关，该双发生器包括一个主脉冲数字流发生器、以及双点画线框起的从脉冲数字流发生器15和叠加流体脉冲的梭阀14。

其中对于主脉冲数字流发生器来说，它的工作原理与现有技术完全一样，如图1所示，由能源部分Ps提供的模拟式工作流体，经由主脉冲数字流发生器的离散、量化和编码，生成一系列源源不断的流体脉冲和与之相对应的电脉冲信号。在图1所示位置时，液动二位四通换向阀13在控制压力油Pc的作用下处于左位，工作活塞5、6换向，将要开始向右的工作行程。在这一静止的瞬间，主脉冲数字流发生器是没有压力和流量输出的；此时机动二位四通换向阀12的顶杆滚轮正位于凸轮套环11圆柱面外侧的最右极限点处，机动二位四通换向阀12工作于上位。控制压力油Pc经机动二位四通换向阀12，作用在从脉冲数字流发生器中的液动二位四通换向阀的右端，使其工作在右位。这时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞正运行到向左的工作行程中的一半位置处。因此，这时从脉冲数字流发生器对外具有压力和流量的输出。

当工作活塞5、6向右运行到一半的工作行程时，凸轮套环11的锥面部分和机动二位四通换向阀12的顶杆滚轮接触，机动二位四通换向阀12的换向阀芯在弹簧作用下复位，工作于下位；此时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞也刚好运行到左边的极限位置，控制压力油Pc经机动换向阀，作用在从脉冲数字流发生器15中的液动二位四通换向阀的左端，使其工作在左位，则从脉冲数字流发生器的工作活塞进行换向。在这一瞬间，从脉冲数字流发生器没有压力和流量的输出。

当从脉冲数字流发生器15的工作活塞换向后，开始向右的行程时，主脉冲数字流发生器的工作活塞5、6正继续着向右运行的后一半行程。这时，两个电—流体脉冲数字流发生器对外都有压力和流量的输出。

当工作活塞5、6向右运行到极限位置时，液动二位四通换向阀13在控制压力油Pc的作用下换向、处于右位，则工作活塞5、6也进行换向，开始向左的工作行程。在这一瞬间，主脉冲数字流发生器又没有压力和流量的输出；而此时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞向右已运行到行程的一半，从脉冲数字流发生器15对外正输出着压力和流量。

当工作活塞5、6向左开始前半段的工作行程时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞正进行着向右的后半段工作行程。此时，两个电—流体脉冲数字流发生器对外又都有压力和流量的输出。

当工作活塞5、6向左运行到一半工作行程时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞将移动到右端的极限位置。在这一瞬间，从脉冲数字流发生器15没有压力和流量的输出；此时，机动二位四通换向阀12的顶杆滚轮将由凸轮套环11的锥面部分过渡到圆柱面部分。因此迫使机动二位四通换向阀12的换向阀芯向下位移，使其工作于上位，这时控制压力油Pc便经机动二位四通换向阀12，又作用在从脉冲数字流发生器15中的液控二位四通换向阀的右端，使其换向、工作在右位。则由能源部分提供的工作压力油Ps，便驱动从脉冲数字流发生器的工作活塞开始向左的行程。也就是实现了换向。

当工作活塞5、6向左运行在后半段工作行程时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞正向左运行在前半段工作行程。这时，两个脉冲数字流发生器对外都有压力和流量的输出。

当工作活塞5、6向左运行到极限位置时，从脉冲数字流发生器15的工作活塞正好向左运行到一半的工作行程处，即回复到如图1所示的状态位置。

两个脉冲数字流发生器中所生产的流体脉冲，在梭阀14中进行汇合以后，便有了连续不断的双发生器错峰叠加的流体脉冲输出。

该实施例中的电脉冲发生器：包括用于将流体脉冲数字流发生器中工作活塞的往复直线运动转换成电脉冲信号的位置检测传感器及信号处理电路。图1中的S ₁₁ 和S ₁₂ 是位于主脉冲数字流发生器中的两组编码光电开关，它们在机座与缸体10中的布置如图2所示；图中的S ₂₁ 和S ₂₂ 是位于从脉冲数字流发生器15中的两组编码光电开关，它们在从脉冲数字流发生器15的机座与缸体中的布置如图3所示。无论哪一个流体脉冲数字流发生器有流体脉冲生成时，便会伴随着产生一个电子脉冲。两个脉冲数字流发生器生成的电脉冲信号经过数字电路相“或”以后，构成一组总的电脉冲序列。其中的每一个电脉冲信号对应一个流体脉冲，相当于对经由梭阀14进行叠加以后输出的每一个流体脉冲列进行了编码。

由以上所述可知，主脉冲数字流发生器在油源P _S 的作用下，是可以自主进行工作的；而从脉冲数字流发生器15中的柱塞上，由于没有设置作为控制油路通道的环槽X、Y以及相应的油路，即取消了用以驱动其中的液动二位四通换向阀换向的先导控制部分，因此，需要在主脉冲数字流发生器中凸轮套环11和机动二位四通换向阀12的联合作用下，才能进行正常的工作。具体地说，就是当主脉冲数字流发生器中的活塞在作往复运动时，活塞杆1上的凸轮套环11也随之一起运动，从而驱使与凸轮套环环面保持接触的机动二位四通换向阀12的阀芯，跟着上下位移、实现往复地换向。由该机动二位四通换向阀12输出的控制压力油P _C ，驱使从脉冲数字流发生器15中的液动二位四通换向阀，也进行往复地换向，则使从脉冲数字流发生器15中的工作活塞随之作往复运动，即生成连续不断的流体脉冲。

凸轮套环11如图4所示，它是由一半长度为圆柱面、另一半长度为圆锥面所构成的环形套筒。该凸轮套环11的环面与机动二位四通换向阀12的顶杆滚轮保持接触，且锥面部分的长度和锥度，要使得当主脉冲数字流发生器中工作活塞运动到行程的一半时，能实现机动二位四通换向阀12的换向，进而操控从脉冲数字流发生器中工作活塞的换向。

为了使两个发生器的输出能有半个周期的相位差，凸轮套环11在主脉冲数字流发生器中活塞杆1上固定的位置是：当工作活塞5、6位于圆锥面一侧的极限点，即图1中机座与缸体10的左端时，机动二位四通换向阀12的顶杆滚轮须位于凸轮套环11圆柱面右端的极限点处。

为了使凸轮套环11的环面与机动二位四通换向阀12之间的接触，在工作过程中不至于脱落，凸轮套环11的轴向尺寸要略大于工作活塞的行程（可为1.1~1.3倍行程）。

依照上述的工作原理和循环过程，两个脉冲数字流发生器在一起相互配合，共同向外输出一路汇合后的流体脉冲和相应的电子编码脉冲，这便是双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流发生装置。

实施例2：

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在采用活塞往复运动型双同步发生器时，它们的量化单位q（单位：毫升/每个脉冲）相等。如图5所示，双同步发生器包括主同步脉冲数字流发生器和从同步脉冲数字流发生器2-16以及用于同步流体脉冲相互叠加的梭阀2-17、2-18。其中主同步脉冲数字流发生器的工作原理与现有技术一致，不再详述，它包括活塞杆2-1，工作活塞2-2、2-7，工作柱塞2-3、2-6、2-8、2-11，单向阀组2-4、2-5、2-9、2-10，缸体与机座2-12，凸轮套环2-13，机动二位四通换向阀2-14，液动二位四通换向阀2-15， X、Y是在工作柱塞上开出的环槽， S ₁₁ 、S ₁₂ 是编码光电开关，每组编码光电开关由红外发光二极管D和光敏三极管T组成。在结构上与公开专利的不同之处在于，活塞杆2-1上固定有一个凸轮套环2-13，缸体与机座2-12中安装有一个机动二位四通换向阀2-14，凸轮套环2-13的环面与机动二位四通换向阀2-14的阀芯顶杆滚轮保持接触。

从同步脉冲数字流发生器和主同步脉冲数字流发生器之间的区别仅只是：从同步脉冲数字流发生器中的活塞杆上没有凸轮套环，工作柱塞上不再加工有作为控制油路通道的环槽X、Y及相应的油路，即去除了从同步脉冲数字流发生器中操控液动二位四通换向阀的先导控制部分。

由能源部分Ps提供的模拟式工作流体，经由主同步脉冲数字流发生器的离散、量化和编码，生成两列（或两列以上）等量（或成比例）的一连串可计数的、确定量的流体脉冲，以及与这些流体脉冲一一对应的电脉冲信号。相当于对每两个（或两个以上）等量（或成比例）的流体脉冲进行了编码。从图5所示的位置开始，可完全仿照实施例一中所述的动作顺序，使主同步脉冲数字流发生器和从同步脉冲数字流发生器进行一次工作循环。在这一过程中，主同步脉冲数字流发生器自主生成两列同步流体脉冲；从同步脉冲数字流发生器在主同步脉冲数字流发生器中凸轮套环2-13和机动二位四通换向阀2-14的联合作用下，也连续不断地生成两列同步流体脉冲。这两组同步流体脉冲的生成周期相同，只是在相位上有半个周期之差。两组同步流体脉冲中的两列流体脉冲，分别经由梭阀2-17、2-18汇合后，便得到一组总的错峰叠加输出的同步流体脉冲序列。

该实施例中电脉冲发生器的构成和工作原理与实施例1完全相同，不再赘述。

实施例3：

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在采用活塞往复运动型双发生器（单路输出、弹簧柱塞型）时，它们的量化单位q（单位：毫升/每个脉冲）相等。如图6所示，双发生器包括主脉冲数字流发生器和从脉冲数字流发生器3-18，以及将流体脉冲进行叠加的梭阀3-19。

主脉冲数字流发生器（单路输出、弹簧柱塞型）的结构与工作原理与现有技术一致，包括活塞杆3-1，工作活塞3-2、3-14，弹簧柱塞3-3、3-13，单向阀3-4、3-5、3-11、3-12，活塞缸3-6、3-10，遮光盘3-7、3-9，凸轮套环3-8，机座3-15，液动二位四通换向阀3-16，机动二位四通换向阀3-17等， X、Y是在工作活塞3-2、3-14上开出的环槽，S ₁₁ 、S ₁₂ 是编码光电开关，每组编码光电开关由红外发光二极管D和光敏三极管T组成。在结构上与公开专利的不同之处在于，活塞杆3-1上固定有一个凸轮套环3-8，机座3-15上安装有一个机动二位四通换向阀，凸轮套环3-8的环面与机动二位四通换向阀3-17的阀芯顶杆滚轮保持接触。

从脉冲数字流发生器3-18和主脉冲数字流发生器相比较，它的活塞杆上没有凸轮套环，工作活塞上也无需开出作为控制油路通道的环槽X、Y及相应的油路，其它构成完全相同。

由能源部分Ps提供的模拟式工作流体，驱使主脉冲数字流发生器中的工作活塞3-2、3-14做往复直线运动，从而推动弹簧柱塞3-3、3-13实现吸油和压油的动作，因此把流体系统中连续流动的模拟式流体转变为一列确定量的流体脉冲；与此同时，通过遮光盘和编码光电开关S ₁₁ 、S ₁₂ 的检测与转换作用，又将这些流体脉冲附加上与其一一对应的电脉冲信号；最终实现了对流体系统中工作介质的离散、量化和编码，把从油源Ps供给的模拟式流体转变成一列确定量的、可计数的、可控的脉冲数字流。

从脉冲数字流发生器3-18的工作原理，可完全仿照实施例一中所述的循环过程。由图6示位置开始，使其和主脉冲数字流发生器进行一次工作循环。在这一过程中，借助主脉冲数字流发生器中凸轮套环3-8和机动二位四通换向阀3-17的联合作用，从脉冲数字流发生器3-18也连续不断地生成一列脉冲数字流。这两列脉冲数字流的生成周期相同，只是在相位上有半个周期的偏差。

将两列流体脉冲经由梭阀3-19汇合后，得到一路总的错峰叠加输出的流体脉冲序列；两个电脉冲数字流发生器产生的编码信号，经由数字电路相“或”后，构成一组总的电脉冲序列。其中的每一个电脉冲信号与经由梭阀3-19叠加后输出的流体脉冲一一对应，相当于对其进行了编码。这就从双脉冲数字流发生器（单路输出、弹簧柱塞型）得到了一路错峰叠加输出的脉冲数字流。

实施例4：

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在采用凸轮回转运动型双发生器（单凸轮、单作用两柱塞）时，如图7~11所示，包括两个完全相同的凸轮转子式脉冲数字流发生器Ⅰ和Ⅱ，以及将两列流体脉冲进行叠加的梭阀4-12。

两个凸轮转子式脉冲数字流发生器的工作原理与现有技术完全一样，具体结构如图7所示，其中由传动轴4-1、增量式码盘4-2、盘形凸轮4-3、柱塞缸4-4、4-9，吸油单向阀4-6、4-16、压油单向阀4-8、4-14和光电开关D11、T11与细分光电开关D12、T12构成主凸轮转子式脉冲数字流发生器Ⅰ；另外由传动轴4-1、增量式码盘4-11、盘形凸轮4-10、柱塞缸4-13、4-18，吸油单向阀4-5、4-17、压油单向阀4-7、4-15和光电开关D21、T21与细分光电开关D22、T22构成从凸轮转子式脉冲数字流发生器Ⅱ。

本实施例中的两个凸轮转子式脉冲数字流发生器，都是单凸轮、单作用、两柱塞的结构形式，即盘形凸轮4-3、4-10的外部轮廓曲线都只有一个升程段和一个回程段，是单作用的，λ=1，因此范围角φ=180°；柱塞缸的数目Z=2，即在盘形凸轮4-3、4-10周围沿凸轮径向方向各设置两个柱塞缸4-4、4-9、4-13、4-18。只不过盘形凸轮4-3、4-10和相应的增量式码盘4-2、4-11在传动轴上安装的位置，沿轴的圆周方向错开了一定的角度Δ，即有一个角度差Δ=0.5φ=90°。它们的工作原理与现有技术完全一样。如图8、11所示，当盘形凸轮4-3从图示位置沿顺时针方向转动时，柱塞缸4-4正处于回程段，工作在吸油行程，对外没有压力和流量的输出；柱塞缸4-18正处于升程段，工作在压油行程，对外有压力和流量的输出。因盘形凸轮4-10与盘形凸轮4-3沿顺时针方向错开90°，这时柱塞缸4-9、4-13都位于盘形凸轮4-10的升程段和回程段之间的圆弧部分，即压油行程与吸油行程之间的过渡阶段，这时对外没有压力和流量的输出。依此类推，可知从图示位置开始，每转过90°角，便有一组柱塞缸处于盘形凸轮上的圆弧部分，该组柱塞缸对外没有压力和流量的输出；而另一组柱塞缸中，总会有一个柱塞缸运行在盘形凸轮上的升程段，对外有压力和流量的输出。而在其它的运行阶段，两组柱塞缸中将会各有一个柱塞缸同时处在压油行程。将两组柱塞缸的输出连接到梭阀4-12，就得到一路总的错峰叠加输出的脉冲数字流。因此，当两个凸轮转子式脉冲数字流发生器Ⅰ、Ⅱ中的盘形凸轮4-3、4-10回转一周时，在其中的任何位置，梭阀4-12都会有压力和流量的输出，从而消除了现有技术中，凸轮转子式脉冲数字流发生器工作时中间出现瞬时无压力和流量输出的情况。

两个电脉冲数字流发生器的构成和工作原理与现有技术一致，只是将它们产生的编码信号，经由数字电路相“或”以后，构成一路总的电脉冲序列。其中的每一个电脉冲信号与经由梭阀4-12叠加后输出的流体脉冲一一对应，相当于对其进行了编码。

实施例5：

双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法在采用凸轮回转运动型双发生器（单凸轮双作用两柱塞）时，如图12-16所示，包括两个完全相同的凸轮转子式脉冲数字流发生器Ⅰ和Ⅱ，以及将两列流体脉冲进行叠加的梭阀5-10。

如图12所示，其中由传动轴5-1、增量式码盘5-2、盘形凸轮5-3、柱塞缸5-4、5-14，吸油单向阀5-6、5-15、压油单向阀5-8、5-16和光电开关D11、T11与细分光电开关D12、T12构成脉冲数字流发生器Ⅰ；由传动轴5-1、增量式码盘5-11、盘形凸轮5-12、柱塞缸5-9、5-19，吸油单向阀5-5、5-18、压油单向阀5-7、5-17和光电开关D21、T21与细分光电开关D22、T22构成脉冲数字流发生器Ⅱ。

本实施例中的两个凸轮转子式脉冲数字流发生器，都是单凸轮、双作用、两柱塞的结构形式，即盘形凸轮5-3、5-12的外部轮廓曲线有两个升程段和两个回程段，范围角φ=90°；柱塞缸的数目Z= 2，即在盘形凸轮周围沿凸轮径向方向各设置两个相差90°的柱塞缸5-4、5-14和5-9、5-19。不过盘形凸轮5-3、5-12和相应的增量式码盘5-2、5-11在传动轴上安装的位置，沿轴的圆周方向要错开一定的角度，即有一个角度差Δ=0.5φ=45°。它们的工作原理与现有技术一致。如图13、15所示：当盘形凸轮5-3从图示位置沿顺时针回转时，脉冲数字流发生器Ⅰ的柱塞缸5-4、5-14，正处于盘形凸轮5-3的升程段和回程段之间的圆弧部分，即压油行程与吸油行程之间的过渡阶段，这时对外没有压力和流量的输出；脉冲数字流发生器Ⅱ的柱塞缸5-9则正处于升程段，工作在压油行程，对外有压力和流量的输出；而柱塞缸5-19则正处于回程段，工作在吸油行程，对外没有压力和流量的输出。从图示位置开始，每转过90°角，便有一组柱塞缸处于盘形凸轮上的圆弧部分，该组柱塞缸对外没有压力和流量的输出；而另一组柱塞缸中，总会有一个柱塞缸运行在盘形凸轮上的升程段，对外有压力和流量的输出。至于在其它的运行阶段，两组柱塞缸中将会各有一个柱塞缸同时处在压油行程。两个脉冲数字流发生器中的两组柱塞缸的输出，经由梭阀5-10进行叠加后所得到的一路总的脉冲数字流，在盘形凸轮5-3、5-12回转一周中的任何位置，都会有压力和流量的输出。从而消除了现有技术中凸轮转子式脉冲数字流发生器在运行中间会出现瞬时无压力和流量输出的情况。

两个电脉冲发生器的构成和工作原理与现有技术完全一致，只是将它们产生的编码信号，经由数字电路相“或”以后，构成一路总的电脉冲序列。其中的每一个电脉冲信号与经由梭阀叠加后输出的流体脉冲一一对应，相当于对其进行了编码。

图17、图18所示是采用本发明方法的流体系统，包括油源供给部分、由双点划线框起来的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流发生装置、电磁换向阀、被驱动的流体动力元件、控制逻辑电路、计算机及接口电路等。其中双点划线框起来的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流发生装置，可采用以上任一实施例中例举的结构形式或依此原理构成的任一形式。具体工作过程简述如下：

由能源供给部分提供的模拟式工作流体，在双发生器脉冲数字流发生装置中，分别由发生器Ⅰ和发生器Ⅱ生成流体脉冲列Ⅰ和流体脉冲列Ⅱ。它们的每一个流体脉冲所具有的流体的量——即脉冲数字流的量化单位q（单位：毫升/每个脉冲）都是一样的，只是在输出时间的相位上，有半个周期的差异。两组流体脉冲列在双发生器脉冲数字流发生装置中错峰叠加后，便得到一路总的流体脉冲输出，它跟现有技术中流体脉冲列所起的作用完全相同；两组流体脉冲列所对应的电脉冲信号，在双发生器脉冲数字流发生装置中相“或”叠加后，所得到的一路总的电脉冲信号输出，也跟现有技术中电子脉冲列所起的作用完全相同。

当系统中的流体动力元件需要进行控制时，先把对该元件调节部分要求的控制量，换算为脉冲当量个数N，存于计算机中。然后，由计算机给出启动信号，使相应的控制逻辑电路、电磁换向阀开通。实施错峰叠加后输出的流体脉冲，经由电磁换向阀驱动流体动力元件。因为各个流体脉冲之间已经没有了短暂的间歇，所以流体动力元件的运行将更加连续、平稳。与之同时，与每一个流体脉冲相伴随的电脉冲信号也输入到计算机中。计算机每接收一个电子脉冲，就从N中减1，当该元件操作部分的控制量达到预定位置、N减为零时，由计算机给出停止信号，使固态继电器（SSR）失电、电磁换向阀断开， “与”门关闭，对该流体动力元件的操作便得到完成。

很显然，对该流体动力元件所实现的操作量，恰恰就等于计算机预先要求的数字量，因此该元件也就是可数字化控制的流体元件。这里的流体动力元件可以是液压缸、液压马达等执行机构，也可以是用来控制泵、阀、马达等的参数调整机构。

以上介绍的双发生器错峰叠加输出的方法，正是本发明的创新性和先进性，他可以使系统工作时的压力和流量更加持续，从而使执行机构的运行更加平稳。有效克服在高压、重载的工况下，可能会产生的冲击、爬行、震动等不利现象的发生。这对提高整个系统的性能是意义重大的。这就像汽车里用的四冲程发动机，它的工作循环包括进气、压缩、做功、排气四个冲程，其中只有一个冲程的作用使曲轴旋转。如果采用单缸发动机，则曲轴转速就不均匀，发动机的运转就不平稳。若使用多缸发动机，如四缸、六缸、八缸、十二缸等，让各个气缸的做功行程依照轮流交叉的方式进行，就可以克服上述的缺点。

另外，本发明错峰叠加后的输出，因为是包含了两组流体脉冲列，所以在单位时间里，流体脉冲的个数等于增加了一倍。因此，无形中也提高了脉冲数字流的发生频率，这对改善系统的调速性能也具有良好的作用。

综上所述，本发明的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，的确是对脉冲数字流技术的进一步完善和发展。如果对流体系统的性能要求不高时，可采用现有公开技术中的脉冲数字流；当对于流体系统的性能要求较高时，就可采用错峰叠加输出的脉冲数字流。这对推广应用脉冲数字流技术，无疑会起到十分有益的作用。

Claims (8)

1.双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：配置两个脉冲数字流发生器，两个脉冲数字流发生器输出的相位始终保持半个周期的相位差，采用峰值错位的方式，以使其中一个脉冲数字流发生器的工作柱塞处于换向位置时，另一个脉冲数字流发生器的工作柱塞处于压油行程中，将两个脉冲数字流发生器的流体脉冲输出和电脉冲编码信号分别进行叠加，即得到一列流体脉冲是错峰输出的总的脉冲数字流。

2.根据权利要求1所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：在脉冲数字流发生器为活塞往复运动型的发生器时，两个脉冲数字流发生器中的一个是主脉冲数字流发生器，另一个是从脉冲数字流发生器，通过主脉冲数字流发生器上的控制机构来控制从脉冲数字流发生器动作。

3.根据权利要求2所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：在主脉冲数字流发生器中的活塞杆上固定安装一凸轮套环，主脉冲数字流发生器的机座上设置一机动二位四通换向阀，凸轮套环和机动二位四通换向阀构成所述控制机构用于先导控制从脉冲数字流发生器中液动二位四通换向阀进行换向。

4.根据权利要求3所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：所述凸轮套环为环面具有圆柱面和与圆柱面连接的圆锥面构成的环形套筒，凸轮套环的环面与机动二位四通换向阀的顶杆滚轮保持接触，且锥面部分的长度和锥度，要使得当主脉冲数字流发生器中工作活塞运动到行程的一半时，能保证机动二位四通换向阀实现换向，进而实现从脉冲数字流发生器中工作活塞的换向。

5.根据权利要求4所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：所述凸轮套环的轴向尺寸为工作活塞的行程1.1~1.3倍，凸轮套环在主脉冲数字流发生器中活塞杆上固定的位置是：当工作活塞位于锥面一侧的极限点时，机动二位四通换向阀的顶杆滚轮须位于凸轮套环圆柱面的背向圆锥面一侧的极限点处。

6.根据权利要求1所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：在脉冲数字流发生器为凸轮转子运动型的发生器时，两个脉冲数字流发生器的盘形凸轮和增量式码盘须固定安装在同一传动轴上，并且，两组盘形凸轮和增量式码盘在圆周方向的位置要错开一定的角度Δ，驱动两组盘形凸轮和增量式码盘同步转动，以在其中一个脉冲数字流发生器处于换向位置时，另一个脉冲数字流发生器处于压油行程。

7.根据权利要求6所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：定义Z为盘形凸轮周围对应于生成每一列脉冲数字流的柱塞的数目，角度差Δ等于盘形凸轮升程段轮廓曲线范围角φ的Z分之一。

8.根据权利要求1-7任一项所述的双发生器错峰叠加输出的脉冲数字流方法，其特征在于：两个脉冲数字流发生器生成的脉冲数字流，其中的两列流体脉冲，经由一个梭阀进行叠加后，得到一路总的错峰输出的流体脉冲序列；两列电脉冲编码信号，经由逻辑电路相“或”后，得到一路总的电脉冲编码序列，总的输出的每一个流体脉冲都有一个电脉冲信号相对应，最终得到的便是一路错峰叠加输出的脉冲数字流。

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