CN110768595A - 一种控制方法及电动阀 - Google Patents

Abstract

一种控制方法及电动阀，控制方法包括获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数；根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值，理论步进计数值为电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值；根据回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值，目标步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值；根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动。这样，改善了电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，提高了对电动阀的控制过程的准确性。

Description

一种控制方法及电动阀

技术领域

本发明实施例涉及控制领域，尤其涉及一种控制方法及电动阀。

背景技术

电动阀通常包括控制器、步进电机和阀体，控制器发送驱动信号至步进电机控制步进电机转动，步进电机带动电动阀的阀体转动，使阀体达到相应的开度，电动阀例如可以是车用水阀，通过调节车用水阀中阀体的位置可以实现对冷却液流量的调节。

电动阀由于机械结构的设置方式会存在回滞现象，即步进电机在正反转切换的开始阶段，齿轮输出轴上的阀片是静止的，步进电机转过一定角度后，电动阀的阀片才开始转动，电动阀的实际位置受回滞现象的影响，使得电动阀无法准确达到所需目标位置，导致对电动阀的控制过程的准确性低。目前可以通过改进电动阀的内部机械结构以改善电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，但是这种做法对机械结构的材料和具体结构设置都有较高的要求，增加了电动阀的开发和生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种控制方法及电动阀，改善了电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，提高了对电动阀的控制过程的准确性，相对于现有技术中更改电动阀的机械结构降低了对机械结构材料和具体结构和值的要求，降低了电动阀的开发和生产成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种控制方法，能够控制电动阀，所述控制方法包括：

获取步进电机的回滞补偿步数，所述回滞补偿步数为所述电动阀改变转动方向时，所述电动阀由静止到开始转动的过程中所述步进电机的转动步数；

根据所述电动阀的目标位置与所述步进电机对应的最大步进计数值获取所述步进电机对应的理论步进计数值，所述理论步进计数值为所述电动阀由开始转动至到达所述目标位置的过程中所述步进电机所需的步进计数值；

根据所述回滞补偿步数与所述理论步进计数值获取所述步进电机对应的目标步进计数值，所述目标步进计数值为所述电动阀由静止至到达所述目标位置的过程中所述步进电机所需的步进计数值；

根据所述目标步进计数值控制所述电动阀向所述目标位置转动。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电动阀，所述电动阀包括步进电机和阀片，所述步进电机带动所述阀片运行，所述步进电机根据控制方法运行，所述控制方法包括第一方面所述的控制方法。

所述阀片的所在位置的获取方法包括：

获取步进电机的回滞补偿步数，所述回滞补偿步数为所述电动阀改变转动方向时，所述电动阀由静止到开始转动的过程中所述步进电机的转动步数；

获取所述步进电机的实时转动步数；

当所述实时转动步数等于所述回滞补偿步数时开始步进计数并获取实时步进计数值；

根据所述实时步进计数值与所述步进电机对应的最大步进计数值获取所述阀片所在位置。

本发明实施例提供了一种控制方法及电动阀，包括获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数；根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值，理论步进计数值为电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值；根据回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值，目标步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值；根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动。利用回滞补偿步数实现了电动阀改变转动方向时电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机转动步数的监测，根据回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值，并根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动，改善了电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，提高了对电动阀的控制过程的准确性，相对于现有技术中更改电动阀的机械结构降低了对机械结构材料和具体结构和值的要求，降低了电动阀的开发和生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例的示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的方案。

图1为本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电动水阀位置与流量的关系曲线；

图3为本发明实施例提供的另一种控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种阀片所在位置的获取方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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。

图1为本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图，该控制方法可以应用在需要电动阀进行控制的场景，可以由电动阀的控制系统执行，该系统可以采用软件和/或硬件的方式来执行。该控制方法包括：

S101、获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数。

电动阀由于机械结构的设置方式存在回滞现象，即步进电机在正反转切换的开始阶段，齿轮输出轴上的阀片是静止的，步进电机转过一定角度后，电动阀才开始转动。受回滞现象的影响，电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动需要一段时间，步进电机的回滞补偿步数即为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数。

示例性的，步进电机的回滞补偿步数的获取可以先控制电动阀改变转动方向，可以控制电动阀由正向转动变为反向转动，也可以是控制电动阀由反向转动变为正向转动，可以根据对电动阀转动方向的具体需求进行设置。根据电动阀的转动速度获取步进电机的回滞补偿步数，即检测电动阀由静止，即转动速度为零，到电动阀开始转动，即电动阀的转动速度开始变为非零值之间的阶段，获取该阶段内步进电机的转动步数即为回滞补偿步数。

S102、根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值，理论步进计数值为电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值。

示例性的，在根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值之前，可以通过表格查找的方式根据目标设定参数获取电动阀的目标位置，该表格包括电动阀的位置与设定参数的对应关系。示例性的，电动阀可以包括电动水阀，步进电机转动带动水阀转动，步进电机正向转动，电动水阀顺时针运行至第一水阀端点，第一水阀端点对应的水阀位置为100％；步进电机反向转动，电动水阀逆时针转动至第二水阀端点，第二水阀端点对应的水阀位置为0％。目标设定参数包括电动水阀的目标流量，上述表格可以包括电动阀的位置与流量的对应关系。电动水阀包括阀片和步进电机，所述步进电机带动所述阀片运行，步进电机根据预设的控制方法运行。

图2为本发明实施例提供的一种电动水阀位置与流量的关系曲线。如图2所示，横坐标表示阀片的位置，单位为％，阀片的位置可以理解为电动水阀的开度，纵坐标表示电动水阀的流量，单位为％，图2中的曲线1为水阀正向转动时阀片的位置与流量对应的关系曲线，曲线2为电动水阀反向转动时阀片的位置与流量对应的关系曲线，对应阀片位置与水阀流量的关系曲线，可以根据目标设定流量获取阀片的目标位置。

需要说明的是，图2保留了回滞现象影响因素，参照曲线1，电动水阀由反向转动过渡至正向转动的阶段，阀片位置在11％至17％之间流量才开始增加，参照曲线2，电动水阀由正向转动过渡至反向转动的阶段，阀片位置在88％至94％之间流量才开始减小。另外需要说明的是，上述实施例只是以电动阀为电动水阀进行示意，本发明实施例对电动阀的具体类型不作限定。

获取了电动阀的目标位置后，可以根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值，步进电机对应的最大步进计数值等于电动阀的位置由0％变化至100％的过程中步进电机的转动步数。步进电机对应的理论步进计数值为电动阀由开始转动至到达电动阀的目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值，该步进计数值为理论值，可以设置电动阀的目标位置为T_open，步进电机对应的最大步进计数值为MaxCount，则步进电机对应的理论步进计数值TFCount满足如下计算公式：

TFCount＝T_open·MaxCount

据此，根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取了步进电机对应的理论步进计数值，通过表格查找的方式根据目标设定参数获取电动阀的目标位置，设定参数与电动阀的目标位置不一定呈线性关系，例如图2所示的关系曲线呈S型，水阀的位置与流量并非呈线性关系，相比于直接根据线性关系根据目标设定参数获取电动阀的目标位置，能够根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值更加精准地获取步进电机对应的理论步进计数值。

S103、根据回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值，目标步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值。

示例性的，可以先判定获取的步进电机对应的理论步进计数值的绝对值与步进电机的回滞补偿步数的大小关系，由于步进电机正向转动一步，步进计数值加1，步进电机方向转动一步，步进计数值减1，标定零点位置后，步进电机相对于零点位置正向转动或反向转动使得步进计时值可以是正值也可以是负值，因此这里限定了理论步进计数值的绝对值。

回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数，若理论步进计数值的绝对置大于回滞补偿步数，可以判定电动阀已经开始转动，若理论步进计数值的绝对值小于等于回滞补偿步数，可以判定电动阀还没有开始转动。当理论步进计数值的绝对值大于回滞补偿值时，根据步进电机的转动方向、回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值。

若步进电机正向转动，将理论步进计数值与回滞补偿步数的和值作为步进电机对应的目标步进计数值，即当步进电机正向转动时，将电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值，该值为正值，与电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数，该值为正值，的和值作为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值，该值为正值，以准确获取电动阀由静止至到达目标位置的过程中，步进电机实际应该正向转动的步数。

若步进电机反向转动，将理论步进计数值目与回滞补偿步数的差值作为步进电机对应的目标步进计数值，即当步进电机反向转动时，将电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值，该值为负值，与电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数，该值为正值，的差值作为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值，该值为负值，以准确获取电动阀由静止至到达目标位置的过程中，步进电机实际应该反向转动的步数。

S104、根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动。

根据由回滞补偿步数与理论步进计数值计算获得的步进电机对应的目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动，利用回滞补偿步数实现了电动阀改变转动方向时电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机转动步数的监测，改善了电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，提高了对电动阀的控制过程的准确性，相对于现有技术中更改电动阀的机械结构降低了对机械结构材料和具体结构和值的要求，降低了电动阀的开发和生产成本。

图3为本发明实施例提供的另一种控制方法的流程示意图。在图1所示控制方法的基础上，在根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动之后还可以获取步进电机的实际步进计数值，实际步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机实际的步进计数值；根据目标步进计数值与实际步进计数值判定是否控制电动阀向目标位置转动。如图3所示，该控制方法包括：

S201、获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数。

S202、根据电动阀的目标位置与步进电机对应的最大步进计数值获取步进电机对应的理论步进计数值，理论步进计数值为电动阀由开始转动至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值。

S203、根据回滞补偿步数与理论步进计数值获取步进电机对应的目标步进计数值，目标步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机所需的步进计数值。

S204、根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动。

S205、获取步进电机的实际步进计数值，实际步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机实际的步进计数值。

在根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动之后，获取步进电机的实际步进计数值，实际步进计数值为电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机实际的步进计数值。电动阀包括微控制器，微控制器可以控制步进电机的转动参数，微控制器对步进电机的控制过程为开环控制，微控制器可以根据输出至步进电机的驱动信号直接获取电动阀由静止至到达目标位置的过程中步进电机实际的步进计数值。

S206、根据目标步进计数值的绝对值与实际步进计数值的绝对值判定是否控制电动阀向目标位置转动。

判定所目标步进计数值的绝对值与实际步进计数值的绝对值的大小关系，若目标步进计数值的绝对值大于实际步进计数值的绝对值，控制电动阀沿原转动方向目标位置转动，直至步进电机对应的目标步进计数值等于步进电机对应的实际步进计数值；若目标步进计数值的绝对值小于实际步进计数值的绝对值，控制电动阀沿原转动方向的反方向向目标位置转动，直至步进电机对应的目标步进计数值等于步进电机对应的实际步进计数值。

在根据目标步进计数值控制电动阀向目标位置转动之后，根据目标步进计数值的绝对值与实际步进计数值的绝对值判定是否控制电动阀向目标位置转动，若目标步进计数值的绝对值大于实际步进计数值的绝对值，控制电动阀沿原转动方向目标位置转动；若目标步进计数值的绝对值小于实际步进计数值的绝对值，控制电动阀沿原转动方向的反方向向目标位置转动，在改善电动阀的实际位置受回滞现象影响的问题，提高对电动阀的控制过程的准确性的同时，实现了对步进电机对应的实际步进计数值的补偿，减小了电动阀的实际位置与电动阀的目标位置之间的差距，进一步提高了对电动阀控制过程的准确性。

本发明实施例还提供了一种电动阀，电动阀包括阀片和步进电机，步进电机带动阀片运行，步进电机根据控制方法运行，控制方法可以包括上述实施例所述的控制方法。

图4为本发明实施例提供的一种阀片所在位置的获取方法的流程示意图，该位置获取方法可以应用在需要获取阀片所在位置的场景，可以由阀片所在位置的获取系统执行，该系统可以采用软件和/或硬件的方式来执行。如图4所示，该位置获取方法包括：

S301、获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数。

步进电机在正反转切换的开始阶段，步进电机转过一定角度后，电动阀才开始转动。受回滞现象的影响，电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动需要一段时间，步进电机的回滞补偿步数即为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数。

可以先控制电动阀改变转动方向，根据电动阀的转动速度获取步进电机的回滞补偿步数，即检测电动阀由静止，即转动速度为零，到电动阀开始转动，即电动阀的转动速度开始变为非零值之间的阶段，获取该阶段内步进电机的转动步数即为回滞补偿步数。

S302、获取步进电机的实时转动步数。

获取步进电机的实时转动步数，即获取步进电机由静止到当前时刻转动的步数，同样的，电动阀中的微控制器控制步进电机转动，微控制器对步进电机的控制过程为开环控制过程，微控制器可以根据输出至步进电机的驱动信号直接获取步进电机的实时转动步数。

S303、当实时转动步数等于回滞补偿步数时开始步进计数并获取实时步进计数值。

当实时转动步数等于回滞补偿步数时开始步进计数，根据步进电机的转动方向获取实时步进计数值。当实时转动步数等于回滞补偿步数时电动阀开始转动，此时开始步进计数，检测步进电机的转动方向，若步进电机正向转动，则步进电机每转动一步，步进实时步进计数值加1；若步进电机反向转动，则步进电机每转动一步，实时步进计数值减1。

S304、根据实时步进计数值与步进电机对应的最大步进计数值获取阀片所在位置。

根据实时步进计数值与步进电机对应的最大步进计数值获取电动阀所在位置，步进电机对应的最大步进计数值为电动阀的位置由0％变化至100％的过程中步进电机的转动步数，可以设置步进电机对应的最大步进计数值为MaxCount，步进电机对应的实时步进计数值为FCount，则电动阀所在位置Pos满足如下公式：

通过获取步进电机的回滞补偿步数，回滞补偿步数为电动阀改变转动方向时，电动阀由静止到开始转动的过程中步进电机的转动步数；获取步进电机的实时转动步数；当实时转动步数等于回滞补偿步数时开始步进计数并获取实时步进计数值；根据实时步进计数值与步进电机对应的最大步进计数值获取电动阀所在位置。当步进电机的实时转动步数等于回滞补偿步数时才开始步进计数，即在电动阀开始转动时才开始步进计数获取实时步进计数值，根据实时步进计数值获取电动阀所在位置，避免了回滞现象对电动阀位置获取过程的影响，提高了电动阀位置获取的准确性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种控制方法，能够控制电动阀，其特征在于，所述控制方法包括：

获取步进电机的回滞补偿步数，所述回滞补偿步数为所述电动阀改变转动方向时，所述电动阀由静止到开始转动的过程中所述步进电机的转动步数；

根据所述电动阀的目标位置与所述步进电机对应的最大步进计数值获取所述步进电机对应的理论步进计数值，所述理论步进计数值为所述电动阀由开始转动至到达所述目标位置的过程中所述步进电机所需的步进计数值；

根据所述回滞补偿步数与所述理论步进计数值获取所述步进电机对应的目标步进计数值，所述目标步进计数值为所述电动阀由静止至到达所述目标位置的过程中所述步进电机所需的步进计数值；

根据所述目标步进计数值控制所述电动阀向所述目标位置转动。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取步进电机的回滞补偿步数包括：

控制所述电动阀改变转动方向，根据所述电动阀的转动速度获取步进电机的回滞补偿步数。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述回滞补偿步数与所述理论步进计数值获取所述步进电机对应的目标步进计数值包括：

若所述理论步进计数值的绝对值大于所述回滞补偿步数，根据所述步进电机的转动方向、所述回滞补偿步数与所述理论步进计数值获取所述步进电机对应的目标步进计数值。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述步进电机的转动方向、所述回滞补偿步数与所述理论步进计数值获取所述步进电机对应的目标步进计数值包括：

若所述步进电机正向转动，将所述理论步进计数值与所述回滞补偿步数的和值作为所述步进电机对应的所述目标步进计数值；

若所述步进电机反向转动，将所述理论步进计数值目与所述回滞补偿步数的差值作为所述步进电机对应的目标步进计数值。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述电动阀的目标位置与所述步进电机对应的最大步进计数值获取所述步进电机对应的理论步进计数值之前还包括：

通过表格查找的方式根据目标设定参数获取所述电动阀的目标位置，所述表格包括所述电动阀的位置与设定参数的对应关系。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述电动阀包括水阀，所述目标设定参数包括目标流量，所述表格包括所述水阀的位置与流量的对应关系。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述根据所述目标步进计数值控制所述电动阀向所述目标位置转动之后，还包括：

获取所述步进电机的实际步进计数值，所述实际步进计数值为所述电动阀由静止至到达所述目标位置的过程中所述步进电机实际的步进计数值；

根据所述目标步进计数值的绝对值与所述实际步进计数值的绝对值判定是否控制所述电动阀向所述目标位置转动。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标步进计数值的绝对值与所述实际步进计数值的绝对值判定是否控制所述电动阀向所述目标位置转动包括：

若所述目标步进计数值的绝对值大于所述实际步进计数值的绝对值，控制所述电动阀沿原转动方向所述目标位置转动；

若所述目标步进计数值的绝对值小于所述实际步进计数值的绝对值，控制所述电动阀沿原转动方向的反方向向所述目标位置转动。

9.一种电动阀，所述电动阀包括阀片和步进电机，所述步进电机带动所述阀片运行，所述步进电机根据控制方法运行，所述控制方法包括权利要求1-8任一项所述的控制方法。

10.根据权利要求9所述的电动阀，其特征在于，所述阀片所在位置的获取方法包括：

获取步进电机的回滞补偿步数，所述回滞补偿步数为所述电动阀改变转动方向时，所述电动阀由静止到开始转动的过程中所述步进电机的转动步数；

获取所述步进电机的实时转动步数；

当所述实时转动步数等于所述回滞补偿步数时开始步进计数并获取实时步进计数值；

根据所述实时步进计数值与所述步进电机对应的最大步进计数值获取所述阀片所在位置。

11.根据权利要求10所述的电动阀，其特征在于，当所述实时转动步数等于所述回滞补偿步数时开始步进计数并获取实时步进计数值包括：

当所述实时转动步数等于所述回滞补偿步数时开始步进计数；

根据所述步进电机的转动方向获取所述实时步进计数值。

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