CN108953265A - 一种伺服阀控制器和一种伺服阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服阀控制器和一种伺服阀系统，伺服阀控制器包括输入信号调理电路、位置闭环电路、PI调节电路、驱动电路、位移信号调理电路以及阀芯位移检测电路，输入控制信号输出给输入信号调理电路，输入信号调理电路对输入控制信号进行相应的处理，位置闭环电路将输入信号调理电路的输出端输出的信号与位移信号调理电路的输出端输出的电压做差，实现闭环负反馈控制，保证阀芯位移可以在任意位置精确快速定位，控制精度和控制可靠性均较高。PI调节电路用以进行PI调节，实现高精度调节，而且，驱动电路向伺服阀输出驱动控制指令，以驱动伺服阀动作。因此，该控制器能够保证伺服阀的控制精度和响应速度。

Description

一种伺服阀控制器和一种伺服阀系统

技术领域

本发明涉及一种伺服阀控制器和一种伺服阀系统，属于伺服阀控制技术领域。

背景技术

压力伺服阀作为液压元件的重要元件，其控制器功能是实时快速地将输入信号转换为阀芯的机械运动，保证压力的快速、稳定输出。在某些特殊领域，要求压力伺服阀及压力伺服阀控制器体积小、重量轻、压力快速响应且压力范围内输出压力稳定。但是，目前的压力伺服阀控制器的结构比较复杂，而且，控制精度不高，导致压力伺服阀的控制可靠性较低。因此，设计一种体积小、重量轻、保证压力伺服阀控制精度高、响应速度快、阀芯位移在任意位置精确快速定位的压力伺服阀控制器显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种伺服阀控制器和一种伺服阀系统，用以解决现有的伺服阀控制器的控制可靠性较低的问题。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种伺服阀控制器，包括输入信号调理电路、位置闭环电路、PI调节电路、驱动电路、位移信号调理电路以及用于检测伺服阀阀芯位移信号的阀芯位移检测电路，所述输入信号调理电路的输入端用于输入相应的输入控制信号，输入信号调理电路用于对输入控制信号进行相应的处理，输入信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第一输入端，位移信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第二输入端，位置闭环电路将输入信号调理电路的输出端输出的信号与位移信号调理电路的输出端输出的信号做差，实现闭环负反馈控制，位置闭环电路的输出端连接PI调节电路的输入端，PI调节电路用以实现PI调节，PI调节电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端用于输出驱动伺服阀运行的驱动控制指令，阀芯位移检测电路实时检测伺服阀阀芯位移信号，阀芯位移检测电路的输出端连接位移信号调理电路的输入端，位移信号调理电路对阀芯位移信号进行相应的处理，并反馈给位置闭环电路。

伺服阀控制器采用位置闭环控制，通过PI运算实时计算阀芯的位移差，快速调节阀芯位置，通过将检测得到的阀芯位移反馈至伺服阀控制器，实现位置闭环控制，保证阀芯位移可以在任意位置实现精确快速定位，控制精度和控制可靠性均较高，而且，伺服阀控制器的PI调节能够实现高精度调节。另外，该控制器的结构简单，相应地，体积较小，重量较轻，响应速度快，驱动能力强。

进一步地，所述位置闭环电路包括电阻R22、电阻R23、电阻R24和运算放大器T1A，电阻R23的一端为所述位置闭环电路的第一输入端，电阻R23的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，电阻R24的一端为所述位置闭环电路的第二输入端，电阻R24的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，运算放大器T1A的负输入端通过电阻R22连接运算放大器T1A的输出端，运算放大器T1A的正输入端接地，运算放大器T1A的输出端为所述位置闭环电路的输出端。该位置闭环电路能够实现阀芯位移信号的负反馈闭环控制，实现高精度调节控制。

进一步地，所述PI调节电路包括电位器K4、电位器K7、电位器K5、电位器K8、电位器K6、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R17、电阻R28、运算放大器T2C、运算放大器T2D和运算放大器T3A，电位器K4的调节端和电位器K5的调节端为所述PI调节电路的输入端，电位器K4的非调节端连接电位器K7的调节端，电位器K7的非调节端连接运算放大器T2C的负输入端，运算放大器T2C的负输入端通过电阻R27连接运算放大器T2C的输出端，运算放大器T2C的正输入端接地，电位器K5的非调节端连接电位器K8的调节端，电位器K8的非调节端连接运算放大器T2D的负输入端，运算放大器T2D的负输入端通过电容C38连接运算放大器T2D的输出端，运算放大器T2D的正输入端接地，运算放大器T2C的输出端依次通过电阻R29和电阻R17连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T2D的输出端通过电阻R32连接电阻R29和电阻R17的连接点，电位器K6的调节端连接正电源，电位器K6的非调节端连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T3A的负输入端通过电阻R28连接运算放大器T3A的输出端，运算放大器T3A的正输入端接地，运算放大器T3A的输出端为所述PI调节电路的输出端。电位器K4用于P调节的粗调，电位器K7用于P调节的细调，电位器K5用于I调节的粗调，电位器K8用于I调节的细调，通过该电路结构实现PI的有效调节。

进一步地，所述驱动电路包括电位器K1、电阻R18、电容C21、运算放大器T3B和驱动芯片U2，电阻R18的一端为所述驱动电路的输入端，电阻R18的另一端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的调节端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的非调节端连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的负输入端通过电容C21连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的正输入端接地，运算放大器T3B的输出端连接驱动芯片U2的信号输入引脚，驱动芯片U2的信号输出引脚为所述驱动电路的输出端，用于输出驱动伺服阀的驱动电流信号。电位器K1用于调节驱动芯片U2的驱动能力，设置驱动芯片U2的信号输入引脚输入电压的电压范围，从而调控伺服阀的驱动电流。

进一步地，所述输入信号调理电路包括电阻R1、电阻R4、电位器K9、电阻R19、电阻R36、运算放大器T2A和运算放大器T2B，电位器K9的调节端连接正电源，电位器K9的非调节端连接运算放大器T2A的负输入端，电阻R36的一端为所述输入信号调理电路的输入端，电阻R36的另一端连接运算放大器T2A的负输入端，运算放大器T2A的负输入端通过电阻R4连接运算放大器T2A的输出端，运算放大器T2A的正输入端接地，运算放大器T2A的输出端通过电阻R1连接运算放大器T2B的负输入端，运算放大器T2B的负输入端通过电阻R19连接运算放大器T2B的输出端，运算放大器T2B的正输入端接地，运算放大器T2B的输出端为所述输入信号调理电路的输出端，所述输入信号调理电路用于将输入控制信号转换为对应的电压信号。

进一步地，所述位移信号调理电路包括运算放大器T1B、运算放大器T1C、运算放大器T1D、电位器K2、电位器K3、电阻R7、电阻R8、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C20和电容C24，电阻R8的一端为所述位移信号调理电路的输入端，电阻R8的另一端连接运算放大器T1C的正输入端，运算放大器T1C的正输入端通过电容C20接地，运算放大器T1C的负输入端连接运算放大器T1C的输出端；正电源依次通过电阻R13、电位器K3和电阻R14连接负电源，电位器K3的调节端通过电阻R16连接运算放大器T1B的正输入端，运算放大器T1B的正输入端通过电容C24接地，运算放大器T1B的负输入端连接运算放大器T1B的输出端；运算放大器T1C的输出端通过电阻R7连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1B的输出端通过电阻R15连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1D的正输入端接地，运算放大器T1D的负输入端连接电位器K2的调节端，电位器K2的非调节端连接运算放大器T1D的输出端，运算放大器T1D的输出端为所述位移信号调理电路的输出端。通过该位移信号调理电路的具体电路结构能够对阀芯位移信号进行有效处理。

一种伺服阀系统，包括伺服阀和控制器，所述控制器包括输入信号调理电路、位置闭环电路、PI调节电路、驱动电路、位移信号调理电路以及用于检测伺服阀阀芯位移信号的阀芯位移检测电路，所述输入信号调理电路的输入端用于输入相应的输入控制信号，输入信号调理电路用于对输入控制信号进行相应的处理，输入信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第一输入端，位移信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第二输入端，位置闭环电路将输入信号调理电路的输出端输出的信号与位移信号调理电路的输出端输出的信号做差，实现闭环负反馈控制，位置闭环电路的输出端连接PI调节电路的输入端，PI调节电路用以实现PI调节，PI调节电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端用于输出驱动伺服阀运行的驱动控制指令，阀芯位移检测电路实时检测伺服阀阀芯位移信号，阀芯位移检测电路的输出端连接位移信号调理电路的输入端，位移信号调理电路对阀芯位移信号进行相应的处理，并反馈给位置闭环电路。

伺服阀系统中的伺服阀控制器采用位置闭环控制，通过PI运算实时计算阀芯的位移差，快速调节阀芯位置，通过将检测得到的阀芯位移反馈至伺服阀控制器，实现位置闭环控制，保证阀芯位移可以在任意位置实现精确快速定位，控制精度和控制可靠性均较高，而且，PI调节能够实现高精度调节。另外，该控制器的结构简单，相应地，体积较小，重量较轻，响应速度快，驱动能力强。

进一步地，所述位置闭环电路包括电阻R22、电阻R23、电阻R24和运算放大器T1A，电阻R23的一端为所述位置闭环电路的第一输入端，电阻R23的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，电阻R24的一端为所述位置闭环电路的第二输入端，电阻R24的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，运算放大器T1A的负输入端通过电阻R22连接运算放大器T1A的输出端，运算放大器T1A的正输入端接地，运算放大器T1A的输出端为所述位置闭环电路的输出端。该位置闭环电路能够实现阀芯位移信号的负反馈闭环控制，实现高精度调节控制。

进一步地，所述PI调节电路包括电位器K4、电位器K7、电位器K5、电位器K8、电位器K6、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R17、电阻R28、运算放大器T2C、运算放大器T2D和运算放大器T3A，电位器K4的调节端和电位器K5的调节端为所述PI调节电路的输入端，电位器K4的非调节端连接电位器K7的调节端，电位器K7的非调节端连接运算放大器T2C的负输入端，运算放大器T2C的负输入端通过电阻R27连接运算放大器T2C的输出端，运算放大器T2C的正输入端接地，电位器K5的非调节端连接电位器K8的调节端，电位器K8的非调节端连接运算放大器T2D的负输入端，运算放大器T2D的负输入端通过电容C38连接运算放大器T2D的输出端，运算放大器T2D的正输入端接地，运算放大器T2C的输出端依次通过电阻R29和电阻R17连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T2D的输出端通过电阻R32连接电阻R29和电阻R17的连接点，电位器K6的调节端连接正电源，电位器K6的非调节端连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T3A的负输入端通过电阻R28连接运算放大器T3A的输出端，运算放大器T3A的正输入端接地，运算放大器T3A的输出端为所述PI调节电路的输出端。电位器K4用于P调节的粗调，电位器K7用于P调节的细调，电位器K5用于I调节的粗调，电位器K8用于I调节的细调，通过该电路结构实现PI的有效调节。

进一步地，所述驱动电路包括电位器K1、电阻R18、电容C21、运算放大器T3B和驱动芯片U2，电阻R18的一端为所述驱动电路的输入端，电阻R18的另一端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的调节端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的非调节端连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的负输入端通过电容C21连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的正输入端接地，运算放大器T3B的输出端连接驱动芯片U2的信号输入引脚，驱动芯片U2的信号输出引脚为所述驱动电路的输出端，用于输出驱动伺服阀的驱动电流信号。电位器K1用于调节驱动芯片U2的驱动能力，设置驱动芯片U2的信号输入引脚输入电压的电压范围，从而调控伺服阀的驱动电流。

进一步地，所述输入信号调理电路包括电阻R1、电阻R4、电位器K9、电阻R19、电阻R36、运算放大器T2A和运算放大器T2B，电位器K9的调节端连接正电源，电位器K9的非调节端连接运算放大器T2A的负输入端，电阻R36的一端为所述输入信号调理电路的输入端，电阻R36的另一端连接运算放大器T2A的负输入端，运算放大器T2A的负输入端通过电阻R4连接运算放大器T2A的输出端，运算放大器T2A的正输入端接地，运算放大器T2A的输出端通过电阻R1连接运算放大器T2B的负输入端，运算放大器T2B的负输入端通过电阻R19连接运算放大器T2B的输出端，运算放大器T2B的正输入端接地，运算放大器T2B的输出端为所述输入信号调理电路的输出端，所述输入信号调理电路用于将输入控制信号转换为对应的电压信号。

进一步地，所述位移信号调理电路包括运算放大器T1B、运算放大器T1C、运算放大器T1D、电位器K2、电位器K3、电阻R7、电阻R8、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C20和电容C24，电阻R8的一端为所述位移信号调理电路的输入端，电阻R8的另一端连接运算放大器T1C的正输入端，运算放大器T1C的正输入端通过电容C20接地，运算放大器T1C的负输入端连接运算放大器T1C的输出端；正电源依次通过电阻R13、电位器K3和电阻R14连接负电源，电位器K3的调节端通过电阻R16连接运算放大器T1B的正输入端，运算放大器T1B的正输入端通过电容C24接地，运算放大器T1B的负输入端连接运算放大器T1B的输出端；运算放大器T1C的输出端通过电阻R7连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1B的输出端通过电阻R15连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1D的正输入端接地，运算放大器T1D的负输入端连接电位器K2的调节端，电位器K2的非调节端连接运算放大器T1D的输出端，运算放大器T1D的输出端为所述位移信号调理电路的输出端。通过该位移信号调理电路的具体电路结构能够对阀芯位移信号进行有效处理。

附图说明

图1是控制器的控制原理图；

图2是输入信号调理电路图；

图3是位置闭环电路图；

图4是PI调节电路图；

图5是驱动电路图；

图6是位移信号调理电路图；

图1中，1是输入信号，2是输入信号调理电路，3是位置闭环电路，4是PI调节电路，5是驱动电路，6是阀芯位移检测电路，7是位移信号调理电路，8是伺服阀。

具体实施方式

伺服阀系统实施例

本实施例提供一种伺服阀系统，包括伺服阀和伺服阀控制器，本实施例中，伺服阀以压力伺服阀为例(即图1中，伺服阀8为压力伺服阀8)，由于压力伺服阀属于现有技术，这里就不再对其进行具体说明。相应地，伺服阀控制器为压力伺服阀控制器。

如图1所示，压力伺服阀控制器包括输入信号调理电路2、位置闭环电路3、PI调节电路4、驱动电路5、阀芯位移检测电路6和位移信号调理电路7。用于控制压力伺服阀8的原始输入控制信号，即图1中的输入信号1输出给输入信号调理电路2的输入端，这里，输入信号1为上级系统输出的0-40mA电流信号对应的电压信号，输入信号调理电路2用于对输入控制信号进行相应的处理，转换为控制器所需的电压信号范围(比如5-10V)，输入信号调理电路2的输出端连接位置闭环电路3的第一输入端，位移信号调理电路7的输出端连接位置闭环电路3的第二输入端，位移信号调理电路7输出端的位移信号作为位置闭环电路3的反馈信号，输入信号调理电路2输出的电压信号与之做差，实现闭环负反馈控制，用以保证输入信号调理电路2的输出端电压信号与位移信号调理电路7输出端电压信号保持一致。位置闭环电路3的输出端连接PI调节电路4的输入端，PI调节电路4用以实现PI调节，经过P、I的粗调和细调，输出调节后的信号，PI调节电路4的输出端连接驱动电路5的输入端，驱动电路5的输出端控制连接压力伺服阀8，能够输出驱动压力伺服阀8运行的驱动电流信号(0-5A)，这里，驱动电流信号给到压力伺服阀8中的电-机械转换器，以驱动压力伺服阀8动作。在压力伺服阀8运行过程中，阀芯位移检测电路6实时检测压力伺服阀8阀芯位移信号，阀芯位移检测电路6为阀芯位移传感器(即LVDT传感器，阀芯位移传感器属于常规技术，这里就不再具体说明)，将检测得到的位移信号转换为相对应的直流电压信号，阀芯位移检测电路6的输出端连接位移信号调理电路7的输入端，位移信号调理电路7用以将阀芯位移检测电路6输出的直流电压信号调理成合理范围内(比如5-10V)的电压信号，并反馈给位置闭环电路3，能够保证与输入信号调理电路2输出的电压范围一致，使位置闭环电路3的两个输入端的信号差值为零。

以下给出各电路的具体电路结构，当然，各电路并不局限于下述各具体电路结构。

如图2所示，输入信号调理电路2包括电阻R1、电阻R4、电位器K9、电阻R19、电阻R36、运算放大器T2A和运算放大器T2B，电位器K9的调节端连接正电源+V，即电位器K9的左端和中间抽头一起连接正电源+V，电位器K9的非调节端，即电位器K9的右端连接运算放大器T2A的负输入端，电阻R36的一端为输入信号调理电路2的输入端，输入信号1对应图2中的Vi，电阻R36的另一端连接运算放大器T2A的负输入端，运算放大器T2A的负输入端通过电阻R4连接运算放大器T2A的输出端，运算放大器T2A的正输入端接地。运算放大器T2A的输出端通过电阻R1连接运算放大器T2B的负输入端，运算放大器T2B的负输入端通过电阻R19连接运算放大器T2B的输出端，运算放大器T2B的正输入端接地，运算放大器T2B的输出端为输入信号调理电路2的输出端。输入信号调理电路2的输出端输出的信号V1为5-10V的正电压。电位器K9用于设置输入信号Vi的上拉电压，上拉电压值为正电源+V的电压除以电位器K9的有效电阻，电阻R1和电阻R19用于电压跟随，保证输入信号调理电路2的输出端V1为5-10V的正电压。

如图3所示，位置闭环电路3包括电阻R22、电阻R23、电阻R24和运算放大器T1A，电阻R23的一端为位置闭环电路3的第一输入端，用于连接图2中的运算放大器T2B的输出端，电阻R23的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，电阻R24的一端为位置闭环电路3的第二输入端，用于连接位移信号调理电路7的输出端(图3中，位移信号调理电路7的输出端输出的电压信号为V4)，电阻R24的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，运算放大器T1A的负输入端通过电阻R22连接运算放大器T1A的输出端，运算放大器T1A的正输入端接地，运算放大器T1A的输出端为位置闭环电路3的输出端，输出信号为V2。

如图4所示，PI调节电路4包括电位器K4、电位器K7、电位器K5、电位器K8、电位器K6、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R17、电阻R28、运算放大器T2C、运算放大器T2D和运算放大器T3A，电位器K4的调节端和电位器K5的调节端为PI调节电路4的输入端，用于连接图3中的运算放大器T1A的输出端。如图4所示，电位器K4的调节端为电位器K4的左端和中间抽头的连接点，电位器K5的调节端为电位器K5的左端和中间抽头的连接点。电位器K4的非调节端连接电位器K7的调节端，即电位器K4的右端连接电位器K7的左端和中间抽头，电位器K7的非调节端，即电位器K7的右端连接运算放大器T2C的负输入端，运算放大器T2C的负输入端通过电阻R27连接运算放大器T2C的输出端，运算放大器T2C的正输入端接地。电位器K5的非调节端连接电位器K8的调节端，即电位器K5的右端连接电位器K8的左端和中间抽头，电位器K8的非调节端，即电位器K8的右端连接运算放大器T2D的负输入端，运算放大器T2D的负输入端通过电容C38连接运算放大器T2D的输出端，运算放大器T2D的正输入端接地。运算放大器T2C的输出端依次通过电阻R29和电阻R17连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T2D的输出端通过电阻R32连接电阻R29和电阻R17的连接点，即图中的V21。电位器K6的调节端，即电位器K6的左端和中间抽头连接正电源+V，电位器K6的非调节端，即电位器K6的右端连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T3A的负输入端通过电阻R28连接运算放大器T3A的输出端，运算放大器T3A的正输入端接地，运算放大器T3A的输出端为PI调节电路4的输出端，输出信号为V3。

电位器K4用于P调节的粗调，电位器K7用于P调节的细调；电位器K5用于I调节的粗调，电位器K8用于I调节的细调，电位器K6用于设置电路中的V21的上拉电压。

如图5所示，驱动电路5包括电位器K1、电阻R18、电容C21、运算放大器T3B和驱动芯片U2，电阻R18的一端为驱动电路5的输入端，用于连接图4中的运算放大器T3A的输出端。电阻R18的另一端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的调节端，即电位器K1的下端和中间抽头一起连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的非调节端，即电位器K1的上端连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的负输入端通过电容C21连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的正输入端接地。运算放大器T3B的输出端连接驱动芯片U2的信号输入引脚，即驱动芯片U2的8引脚。驱动芯片U2的信号输出端，即驱动芯片U2的2引脚和4引脚为驱动电路5的输出端，具体为：电阻R6的一端连接驱动芯片U2的4引脚，电阻R6的另一端连接电容C19的一端，电容C19的另一端连接驱动芯片U2的2引脚，驱动芯片U2的4引脚用于连接压力伺服阀8的电-机械转换器的负连接端A-，驱动芯片U2的2引脚用于连接压力伺服阀8的电-机械转换器的正连接端A+，驱动芯片U2的2引脚和4引脚用于输出驱动压力伺服阀8的驱动电流信号。电位器K1用于调节驱动芯片U2的驱动能力，由于压力伺服阀8的控制采用电流做差，能够保证驱动芯片U2的8引脚输入电压范围为7.5-10V。因此，电位器K1能够调节驱动芯片U2的8引脚输入电压的电压范围，从而调控压力伺服阀8的驱动电流。

驱动芯片U2是一种脉宽调制型功率放大器，它能为负载提供5A的连续输出电流。本实施例给出驱动芯片U2的一种具体产品型号，为SA50，其模拟直流信号输入为正电源+V的1/3～2/3。

而且，驱动电路5还包括电阻R9、电阻R12、电容C17、电容C18、电容C14、电容C15和电容C16，这些元器件构成驱动芯片U2的外围电路。电容C17的正端连接驱动芯片U2的6引脚，电容C17的负端连接驱动芯片U2的7引脚。电容C18的一端连接驱动芯片U2的6引脚，电容C18的另一端连接驱动芯片U2的7引脚。驱动芯片U2的6引脚连接正电源+V，驱动芯片U2的7引脚接地。电容C15的正端连接驱动芯片U2的3引脚，电容C15的负端接地；电容C14的一端连接驱动芯片U2的3引脚，电容C14的另一端接地；电容C16的一端连接驱动芯片U2的3引脚，电容C16的另一端接地。驱动芯片U2的3引脚连接正电源+Vcc。电阻R9的一端连接驱动芯片U2的5引脚，电阻R9的另一端接地，电阻R12的一端连接驱动芯片U2的1引脚，电阻R12的另一端接地。

如图6所示，位移信号调理电路7包括运算放大器T1B、运算放大器T1C、运算放大器T1D、电位器K2、电位器K3、电阻R7、电阻R8、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C20和电容C24。电阻R8的一端为位移信号调理电路7的输入端，阀芯位移检测电路6的输出端(即图6中的LVDT_OUT端)连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接运算放大器T1C的正输入端，运算放大器T1C的正输入端通过电容C20接地，运算放大器T1C的负输入端连接运算放大器T1C的输出端。正电源+V依次通过电阻R13、电位器K3和电阻R14连接负电源-V，电位器K3的调节端通过电阻R16连接运算放大器T1B的正输入端，运算放大器T1B的正输入端通过电容C24接地，运算放大器T1B的负输入端连接运算放大器T1B的输出端。运算放大器T1C的输出端通过电阻R7连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1B的输出端通过电阻R15连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1D的正输入端接地，运算放大器T1D的负输入端连接电位器K2的调节端(电位器K2的左端)，电位器K2的非调节端(电位器K2的右端)连接运算放大器T1D的输出端，运算放大器T1D的输出端为位移信号调理电路7的输出端。电位器K3用以调节LVDT_OUT的偏移，根据电位器K3的有效值可进行上偏和下移；电位器K2用以调节LVDT_OUT的放大倍数。

本实施例中，正电源+V和+Vcc的电压值均根据实际要求进行给定，负电源-V与正电源+V相对应。

因此，本实施例提供的压力伺服阀控制器使用集成的各类芯片，体积较小，一般情况下，尺寸大约为75mm×72mm，重量轻，重量大约为84g，驱动能力强，驱动电流为0-5A，电位器的使用使参数调节方便。而且，压力伺服阀控制器采用位置闭环控制，通过PI运算实时计算阀芯的位置差，快速调节阀芯位置，保证阀芯位移可以在任意位置精确快速定位。压力伺服阀控制器的PI调节分别可进行P粗调、P细调、I粗调和I细调。压力伺服阀控制器的频率高，频率大约为40kHz，保证响应速度。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

伺服阀控制器实施例

本实施例提供一种伺服阀控制器，该控制器可以单独生产和保护。由于上述伺服阀系统实施例中已对该控制器进行了详细地描述，这里就不再具体说明。

Claims (10)

1.一种伺服阀控制器，其特征在于，包括输入信号调理电路、位置闭环电路、PI调节电路、驱动电路、位移信号调理电路以及用于检测伺服阀阀芯位移信号的阀芯位移检测电路，所述输入信号调理电路的输入端用于输入相应的输入控制信号，输入信号调理电路用于对输入控制信号进行相应的处理，输入信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第一输入端，位移信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第二输入端，位置闭环电路将输入信号调理电路的输出端输出的信号与位移信号调理电路的输出端输出的信号做差，实现闭环负反馈控制，位置闭环电路的输出端连接PI调节电路的输入端，PI调节电路用以实现PI调节，PI调节电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端用于输出驱动伺服阀运行的驱动控制指令，阀芯位移检测电路实时检测伺服阀阀芯位移信号，阀芯位移检测电路的输出端连接位移信号调理电路的输入端，位移信号调理电路对阀芯位移信号进行相应的处理，并反馈给位置闭环电路。

2.根据权利要求1所述的伺服阀控制器，其特征在于，所述位置闭环电路包括电阻R22、电阻R23、电阻R24和运算放大器T1A，电阻R23的一端为所述位置闭环电路的第一输入端，电阻R23的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，电阻R24的一端为所述位置闭环电路的第二输入端，电阻R24的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，运算放大器T1A的负输入端通过电阻R22连接运算放大器T1A的输出端，运算放大器T1A的正输入端接地，运算放大器T1A的输出端为所述位置闭环电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的伺服阀控制器，其特征在于，所述PI调节电路包括电位器K4、电位器K7、电位器K5、电位器K8、电位器K6、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R17、电阻R28、运算放大器T2C、运算放大器T2D和运算放大器T3A，电位器K4的调节端和电位器K5的调节端为所述PI调节电路的输入端，电位器K4的非调节端连接电位器K7的调节端，电位器K7的非调节端连接运算放大器T2C的负输入端，运算放大器T2C的负输入端通过电阻R27连接运算放大器T2C的输出端，运算放大器T2C的正输入端接地，电位器K5的非调节端连接电位器K8的调节端，电位器K8的非调节端连接运算放大器T2D的负输入端，运算放大器T2D的负输入端通过电容C38连接运算放大器T2D的输出端，运算放大器T2D的正输入端接地，运算放大器T2C的输出端依次通过电阻R29和电阻R17连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T2D的输出端通过电阻R32连接电阻R29和电阻R17的连接点，电位器K6的调节端连接正电源，电位器K6的非调节端连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T3A的负输入端通过电阻R28连接运算放大器T3A的输出端，运算放大器T3A的正输入端接地，运算放大器T3A的输出端为所述PI调节电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的伺服阀控制器，其特征在于，所述驱动电路包括电位器K1、电阻R18、电容C21、运算放大器T3B和驱动芯片U2，电阻R18的一端为所述驱动电路的输入端，电阻R18的另一端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的调节端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的非调节端连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的负输入端通过电容C21连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的正输入端接地，运算放大器T3B的输出端连接驱动芯片U2的信号输入引脚，驱动芯片U2的信号输出引脚为所述驱动电路的输出端，用于输出驱动伺服阀的驱动电流信号。

5.根据权利要求1所述的伺服阀控制器，其特征在于，所述输入信号调理电路包括电阻R1、电阻R4、电位器K9、电阻R19、电阻R36、运算放大器T2A和运算放大器T2B，电位器K9的调节端连接正电源，电位器K9的非调节端连接运算放大器T2A的负输入端，电阻R36的一端为所述输入信号调理电路的输入端，电阻R36的另一端连接运算放大器T2A的负输入端，运算放大器T2A的负输入端通过电阻R4连接运算放大器T2A的输出端，运算放大器T2A的正输入端接地，运算放大器T2A的输出端通过电阻R1连接运算放大器T2B的负输入端，运算放大器T2B的负输入端通过电阻R19连接运算放大器T2B的输出端，运算放大器T2B的正输入端接地，运算放大器T2B的输出端为所述输入信号调理电路的输出端，所述输入信号调理电路用于将输入控制信号转换为对应的电压信号。

6.根据权利要求1所述的伺服阀控制器，其特征在于，所述位移信号调理电路包括运算放大器T1B、运算放大器T1C、运算放大器T1D、电位器K2、电位器K3、电阻R7、电阻R8、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C20和电容C24，电阻R8的一端为所述位移信号调理电路的输入端，电阻R8的另一端连接运算放大器T1C的正输入端，运算放大器T1C的正输入端通过电容C20接地，运算放大器T1C的负输入端连接运算放大器T1C的输出端；正电源依次通过电阻R13、电位器K3和电阻R14连接负电源，电位器K3的调节端通过电阻R16连接运算放大器T1B的正输入端，运算放大器T1B的正输入端通过电容C24接地，运算放大器T1B的负输入端连接运算放大器T1B的输出端；运算放大器T1C的输出端通过电阻R7连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1B的输出端通过电阻R15连接运算放大器T1D的负输入端，运算放大器T1D的正输入端接地，运算放大器T1D的负输入端连接电位器K2的调节端，电位器K2的非调节端连接运算放大器T1D的输出端，运算放大器T1D的输出端为所述位移信号调理电路的输出端。

7.一种伺服阀系统，包括伺服阀和控制器，其特征在于，所述控制器包括输入信号调理电路、位置闭环电路、PI调节电路、驱动电路、位移信号调理电路以及用于检测伺服阀阀芯位移信号的阀芯位移检测电路，所述输入信号调理电路的输入端用于输入相应的输入控制信号，输入信号调理电路用于对输入控制信号进行相应的处理，输入信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第一输入端，位移信号调理电路的输出端连接位置闭环电路的第二输入端，位置闭环电路将输入信号调理电路的输出端输出的信号与位移信号调理电路的输出端输出的信号做差，实现闭环负反馈控制，位置闭环电路的输出端连接PI调节电路的输入端，PI调节电路用以实现PI调节，PI调节电路的输出端连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端用于输出驱动伺服阀运行的驱动控制指令，阀芯位移检测电路实时检测伺服阀阀芯位移信号，阀芯位移检测电路的输出端连接位移信号调理电路的输入端，位移信号调理电路对阀芯位移信号进行相应的处理，并反馈给位置闭环电路。

8.根据权利要求7所述的伺服阀系统，其特征在于，所述位置闭环电路包括电阻R22、电阻R23、电阻R24和运算放大器T1A，电阻R23的一端为所述位置闭环电路的第一输入端，电阻R23的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，电阻R24的一端为所述位置闭环电路的第二输入端，电阻R24的另一端连接运算放大器T1A的负输入端，运算放大器T1A的负输入端通过电阻R22连接运算放大器T1A的输出端，运算放大器T1A的正输入端接地，运算放大器T1A的输出端为所述位置闭环电路的输出端。

9.根据权利要求7所述的伺服阀系统，其特征在于，所述PI调节电路包括电位器K4、电位器K7、电位器K5、电位器K8、电位器K6、电阻R27、电阻R29、电阻R32、电阻R17、电阻R28、运算放大器T2C、运算放大器T2D和运算放大器T3A，电位器K4的调节端和电位器K5的调节端为所述PI调节电路的输入端，电位器K4的非调节端连接电位器K7的调节端，电位器K7的非调节端连接运算放大器T2C的负输入端，运算放大器T2C的负输入端通过电阻R27连接运算放大器T2C的输出端，运算放大器T2C的正输入端接地，电位器K5的非调节端连接电位器K8的调节端，电位器K8的非调节端连接运算放大器T2D的负输入端，运算放大器T2D的负输入端通过电容C38连接运算放大器T2D的输出端，运算放大器T2D的正输入端接地，运算放大器T2C的输出端依次通过电阻R29和电阻R17连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T2D的输出端通过电阻R32连接电阻R29和电阻R17的连接点，电位器K6的调节端连接正电源，电位器K6的非调节端连接运算放大器T3A的负输入端，运算放大器T3A的负输入端通过电阻R28连接运算放大器T3A的输出端，运算放大器T3A的正输入端接地，运算放大器T3A的输出端为所述PI调节电路的输出端。

10.根据权利要求7所述的伺服阀系统，其特征在于，所述驱动电路包括电位器K1、电阻R18、电容C21、运算放大器T3B和驱动芯片U2，电阻R18的一端为所述驱动电路的输入端，电阻R18的另一端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的调节端连接运算放大器T3B的负输入端，电位器K1的非调节端连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的负输入端通过电容C21连接运算放大器T3B的输出端，运算放大器T3B的正输入端接地，运算放大器T3B的输出端连接驱动芯片U2的信号输入引脚，驱动芯片U2的信号输出引脚为所述驱动电路的输出端，用于输出驱动伺服阀的驱动电流信号。