CN111503090B - 一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，先是获取电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置符合正态分布的样本，并根据所述样本与行为预测算法，得到一个合适的单侧置信区间边界，然后在正式测量前先将滑阀副阀芯的初始位置移动到单侧置信区间边界处，接着再开始控制滑阀副阀芯左移或右移，在阀芯左移或右移的过程中通过快速气动测量气路测量气路流量，并反馈到工控机，最后通过工控机绘制出滑阀副全行程流量与位移曲线，并经计算得到滑阀副的叠合量。本发明具有测量过程短，测试速度快，自动化程度高等优点。

Description

一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法

技术领域

本发明涉及电液伺服阀技术领域，具体的说是涉及一种电液伺服阀叠合量快速气动测量气路及测量方法，其主要是用于与电液伺服阀叠合量测量装置相配合，实现一次行程就可以测得电液伺服阀的叠合量。

背景技术

电液伺服阀是电液伺服系统中的重要控制元件，多用于航空航天、船舶、机器人等大功率、高响应速度场合。其工艺制造精度要求高、难度大，其中电液伺服阀叠合量的测量更是工艺制造过程的难点。电液伺服阀的叠合量是指阀芯位于阀套中位时，阀芯凸台的工作棱边与阀套型孔的轴向配合尺寸。

关于电液伺服阀叠合量的测量，本申请人经过多年研究一套测量精度高、重复性好的电液伺服阀叠合量测量装置(即通过记录滑阀副从关闭到开启过程的位移和流量曲线来计算电液伺服阀的叠合量)，并结合这套叠合量测量装置前后共提出了两种叠合量测量方法，具体可详见公告号为CN105841647B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量测量装置及其测量方法”以及公告号为CN108591183B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量气动测量装置及方法”这两篇专利。其中，在第一篇专利(公告号为CN105841647B)中，公开了采用流量控制器的方法来进行电液伺服阀叠合量的测量，即先通过移动阀芯，根据流量的变化找到中间位置；如果流量不变，即处于设定的最大值附近，然后通过控制阀的开度来判断中间位置所在方向；最后再流量控制器来进行叠合量的测量；在第二篇专利(CN108591183B)中，公开了采用压力式测量气路和流量式测量气路相结合的方法进行叠合量的测量，其先采用压力传感器来找到滑阀副阀芯中间位置，然后再从中心位置开始移动阀芯，通过流量传感器来进行叠合量的测量。以上这两种方法都需要经过两个过程来实现叠合量测量，即：第一步、找到中间位置，第二步、采用精密流量传感器进行叠合量的测量；测量时间较长。

另外，为了提高叠合量的测量精度，上述两篇发明专利中公开的电液伺服阀叠合量测量装置，选用的流量传感器的量程不能够太大。但是，当电液伺服阀叠合量测量装置在固定好滑阀副后，滑阀副的阀芯和阀套的相对位置是不确定的，如果阀芯偏离中心位置较大，通气时，气体流量会超过流量传感器的测量范围，若长期处于超量程状态会降低流量传感器的测量精度。

针对上述问题，本申请人在基于上述电液伺服阀叠合量测量装置的基础上，提供了一套全新的测量气路及测量方法来实现对电液伺服阀叠合量的测量，测量过程，不需要进行阀芯找中，仅一次行程就可以完成叠合量的测量。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种电液伺服阀叠合量快速气动测量气路及测量方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电液伺服阀叠合量快速气动测量气路，包含有气源过滤器、气体减压阀、精密减压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第一节流阀、第二节流阀、第一流量传感器及第二流量传感器；

所述气源的出气口与所述过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口与所述气体减压阀的进气口连通，所述气体减压阀的出气口与所述精密减压阀的进气口连通，所述第一电磁阀的进气口与所述第二电磁阀的进气口并接于所述精密减压阀的出气口，所述第一电磁阀的出气口依次通过所述第一节流阀及第一流量传感器对应与电液伺服阀叠合量测量装置中配气座的一个进气口连通，所述第二电磁阀的出气口依次通过所述第二节流阀及第二流量传感器对应与电液伺服阀叠合量测量装置中配气座的另一个进气口连通；

在所述过滤器与气体减压阀之间还设置有一个第一气压传感器；

在所述气体减压阀与精密减压阀之间还设置有一个第二气压传感器；

在所述精密减压阀与第一电磁阀、第二电磁阀之间还设置有一个第三气压传感器；

在所述配气座与第一流量传感器相连通的一个进气口处还设置有一个第四气压传感器；

在所述配气座与第二流量传感器相连通的另一个进气口处还设置有一个第五气压传感器；

所述第一电磁阀、第二电磁阀、第一流量传感器、第二流量传感器、第一气压传感器、第二气压传感器、第三气压传感器、第四气压传感器、第五气压传感器及电液伺服阀叠合量测量装置均与工控机电连接。

进一步，所述电液伺服阀叠合量测量装置包含配气座、电动平移台组件、位移传感器组件、滑阀副压紧组件、测量台及PLC控制器，所述配气座、电动平移台组件、位移传感器组件及滑阀副压紧组件均固定在测量台上，且电动平移台组件及位移传感器组件分设在配气座的左右两端，滑阀副压紧组件位于配气座的上空，所述电动平移台组件、位移传感器组件及滑阀副压紧组件均与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与所述工控机电连接；

测量时，配气座分别与气动测量气路相连通、以及与用于装配电液伺服阀滑阀副的滑阀组件相装配配合；电动平移台组件、位移传感器组件与装配有电液伺服阀滑阀副的滑阀组件三者之间呈轴向对齐；滑阀副压紧组件将装配有电液伺服阀滑阀副的滑阀组件与配气座相压紧配合。

一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，包含如下步骤：

步骤1、获取电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置符合正态分布的样本，根据所述样本与行为预测算法，选取合适的单侧置信度，得到一个合适的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的单侧置信区间边界；所述单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界或右单侧置信区间边界；

步骤2、将步骤1中的电液伺服阀滑阀副装配到一个滑阀组件中，然后将所述滑阀组件放入到电液伺服阀叠合量测量装置中，利用滑阀副压紧组件将滑阀组件与配气座相压紧配合，接着再将电液伺服阀叠合量快速气动测量气路中的两个流量传感器与配气座的两个进气口分别接通；

步骤3、利用电液伺服阀叠合量测量装置中的电动平移台组件控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副的阀芯位置向左移或右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处或右单侧置信区间边界处；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置中的电动平移台组件控制步骤2中的电液伺服阀滑阀的阀芯位置向左移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处，然后再进入步骤4；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的单侧置信区间边界为右单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置中的电动平移台组件控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副的阀芯位置向右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副阀芯初始位置的右单侧置信区间边界处，然后再进入步骤5；

步骤4、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置中的电动平移台组件控制步骤3中电液伺服阀滑阀副阀芯位置开始向右移，与此同时启动电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置中的位移传感器组件采集电液伺服阀滑阀副的阀芯向右移的位移量，然后再通过工控机将快速气动测量气路中两个流量传感器采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置中位移传感器组件采集到的电液伺服阀滑阀副的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤5、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置中的电动平移台组件控制步骤3中电液伺服阀滑阀副阀芯位置开始向左移，与此同时启动电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置中的位移传感器组件采集电液伺服阀滑阀副的阀芯向左移的位移量，然后再通过工控机将快速气动测量气路中两个流量传感器采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置中位移传感器组件采集到的电液伺服阀滑阀副的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤6、通过工控机对得到的电液伺服阀滑阀副两个阀口流量-位移曲线进行修正分析计算处理，即可得到电液伺服阀滑阀副的叠合量。

与现有技术相比，本发明的优点有：

(1)本发明提供电液伺服阀叠合量测量方法，不需要进行找中，一次行程就可以完成叠合量的测量过程，测量时间较短，自动化程度高；

(2)本发明提供的测量气路，选择节流阀和相应的流量传感器相结合，既保证了各型号的电液伺服阀都不会出现流量传感器超量程的情况，又避免了长期处于超量程状态而降低流量传感器测量精度的问题；

(3)本发明提供的测量气路，采取利用压力对流量进行补偿的方式，来实现对流量测量结果补偿，以便通过计算得到恒定压力下的流量值，进而保证测量结果的准确性。

附图说明

图1为本发明电液伺服阀叠合量快速气动测量气路原理示意图；

图2为本发明测量气路及测量方法所基于的电液伺服阀叠合量测量装置示意图；

图3为某个电液伺服阀的滑阀副截面示意图；

图4为基于图3中电液伺服阀滑阀副叠合量测量的其中一条测量气路原理图；

图5为基于图3中电液伺服阀滑阀副叠合量测量的另一条测量气路原理图；

图6为基于图3中电液伺服阀滑阀副叠合量测量所得实际流量位移曲线图；

图7为图6经修正后的电液伺服阀滑阀副叠合量流量位移曲线图；

图8为基于图3中电液伺服阀的滑阀副叠合量测量过程的全行程流量与位移曲线图；

图9为基于图3中电液伺服阀的滑阀副的行为预测算法原理图；

图1至图5中附图标记说明：1、气源；2、过滤器；3、气体减压阀；4、精密减压阀；5、第一电磁阀；6、第二电磁阀；7、第一节流阀；8、第二节流阀；9、第一流量传感器；10、第二流量传感器；11、第一气压传感器；12、第二气压传感器；13、第三气压传感器；14、第四气压传感器；15、第五气压传感器；100、电液伺服阀叠合量测量装置；101、配气座；102、电动平移台组件；103、位移传感器组件；104、滑阀副压紧组件；105、测量台；200、工控机；300、滑阀副；400、滑阀组件；

图6中：横坐标表示阀芯的位置，纵坐标P表示阀口气压，纵坐标Q表示阀口流量；

图7中：横坐标表示阀芯的位置，纵坐标表示阀口测量流量；

图8中：横坐标表示阀芯的位置，纵坐标表示阀口测量流量；

图9中：横坐标表示测量次数，纵坐标表示阀芯位置。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参阅图1所示，本发明提供的一种电液伺服阀叠合量快速气动测量气路，包含有气源1、过滤器2、气体减压阀3、精密减压阀4、第一电磁阀5、第二电磁阀6、第一节流阀7、第二节流阀8、第一流量传感器9及第二流量传感器10；其中，气源1的出气口与过滤器2的进气口连通，过滤器2的出气口与气体减压阀3的进气口连通，气体减压阀3的出气口与精密减压阀4的进气口连通，第一电磁阀5的进气口与第二电磁阀6的进气口并接于精密减压阀4的出气口，第一电磁阀5的出气口依次通过第一节流阀7及第一流量传感器9对应与电液伺服阀叠合量测量装置100中配气座101的一个进气口连通，第二电磁阀6的出气口依次通过第二节流阀8及第二流量传感器10对应与电液伺服阀叠合量测量装置100中配气座101的另一个进气口连通；在过滤器2与气体减压阀3之间还设置有一个第一气压传感器11；在气体减压阀3与精密减压阀4之间还设置有一个第二气压传感器12；在精密减压阀4与第一电磁阀5、第二电磁阀6之间还设置有一个第三气压传感器13；在配气座101与第一流量传感器9、第二流量传感器10相连通的进气口处还分别对应设置有一个第四气压传感器14及一个第五气压传感器15；第一电磁阀5、第二电磁阀6、第一流量传感器9、第二流量传感器10、第一气压传感器11、第二气压传感器12、第三气压传感器13、第四气压传感器14、第五气压传感器15及电液伺服阀叠合量测量装置100均与工控机200电连接。

其中，气源1用于给整个测量气路提供气源动力；过滤器2用于对测量的气体进行过滤；气体减压阀3用于对气源1输出气压进行初步减压；精密减压阀4用于对经过气体减压阀3初步减压后的气源输出压力进行精密减压，得到稳定的气源1输出气压；第一电磁阀5和第二电磁阀6分别用于对与配气座101的两个进气口相连通的两条测量气路进行开关控制；第一节流阀7和第二节流阀8分别用于对与配气座101的两个进气口相连通的两条测量气路中的气流量进行节流，防止两个测量气路中的气流量超过各自所对应的第一流量传感器9和第二流量传感器10的量程；第一流量传感器9和第二流量传感器10分别用于对与配气座101的两个进气口相连通的两条测量气路中的气流量进行测量；第一气压传感器11用于测量气源1输出气压，并对气源1输出气压进行实时监控；第二气压传感器12用于对经过气体减压阀3初步减压后的气源1输出压力进行测量；第三气压传感器13用于对经精密减压阀4精密减压后的气源1输出气压进行测量；第四气压传感器14和第五气压传感器15分别用于测量配气座101两个进气口的气压；配气座101设置在电液伺服阀叠合量测量装置100的测量台105上，用于与装配有滑阀副300的滑阀组件400相配合以及与测量气路相连通；工控机200分别与第一电磁阀5、第二电磁阀6、第一流量传感器9、第二流量传感器10、第一气压传感器11、第二气压传感器12、第三气压传感器13、第四气压传感器14、第五气压传感器15及电液伺服阀叠合量测量装置100电连接。

具体的说，电液伺服阀叠合量测量装置100包含配气座101、电动平移台组件102、位移传感器组件103、滑阀副压紧组件104、测量台105及PLC控制器(图中未示出)，配气座101、电动平移台组件102、位移传感器组件103及滑阀副压紧组件104均固定在测量台105上，且电动平移台组件102及位移传感器组件103分设在配气座101的左右两端，滑阀副压紧组件104位于配气座101的上空，电动平移台组件102、位移传感器组件103及滑阀副压紧组件104均与PLC控制器(图中未示意出)电连接，PLC控制器与工控机200电连接；

测量时，配气座101分别与气动测量气路相连通、以及与用于装配电液伺服阀滑阀副300的滑阀组件400相装配配合；电动平移台组件102、位移传感器组件103与装配有电液伺服阀滑阀副300的滑阀组件400三者之间呈轴向对齐；滑阀副压紧组件104将装配有电液伺服阀滑阀副300的滑阀组件400与配气座101相压紧配合。

本发明提供的一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，其具体包含如下步骤：

步骤1、获取电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置符合正态分布的样本，根据所述样本与行为预测算法，选取合适的单侧置信度，得到一个合适的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的单侧置信区间边界；所述单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界或右单侧置信区间边界；

步骤2、将步骤1中的电液伺服阀滑阀副300装配到一个滑阀组件400中，然后将所述滑阀组件400放入到电液伺服阀叠合量测量装置100中，利用滑阀副压紧组件104将滑阀组件400与配气座101相压紧配合，接着再将电液伺服阀叠合量快速气动测量气路中的两个流量传感器与配气座101的两个进气口分别接通；

步骤3、利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位置向左移或右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处或右单侧置信区间边界处；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位置向左移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处，然后再进入步骤4；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的单侧置信区间边界为右单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位置向右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的右单侧置信区间边界处，然后再进入步骤5；

步骤4、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤3中电液伺服阀滑阀副300阀芯位置开始向右移，与此同时启动电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器(即如图1中所示的第一流量传感器9、第二流量传感器10)分别采集位于配气座101两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置100中的位移传感器组件103采集电液伺服阀滑阀副300的阀芯向右移的位移量，然后再通过工控机200将快速气动测量气路中两个流量传感器采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置100中位移传感器组件103采集到的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副300两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤5、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤3中电液伺服阀滑阀副300阀芯位置开始向左移，与此同时启动电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座101两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置100中的位移传感器组件103采集电液伺服阀滑阀副300的阀芯向左移的位移量，然后再通过工控机200将快速气动测量气路中两个流量传感器(即如图1中所示的第一流量传感器9、第二流量传感器10)采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置100中位移传感器组件103采集到的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副300两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤6、通过工控机200对得到的电液伺服阀滑阀副300两个阀口流量-位移曲线进行修正分析计算处理，即可得到电液伺服阀滑阀副300的叠合量。

具体的说，在本发明提供的测量气路和测量方法中，均是基于这篇公告号为CN108591183B的发明专利中记载的“电液伺服阀叠合量气动测量装置”来实现的，即本发明中提及的电液伺服阀叠合量测量装置100，关于该电液伺服阀叠合量测量装置100具体结构可详见公告号为CN108591183B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量气动测量装置及方法”这篇专利；其中，对于本发明所记载的电动平移台组件102其具体是由在公告号为CN108591183B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量气动测量装置及方法”这篇专利中记载的电动平移台、拉压力传感器组成；位移传感器组件103其具体是由在公告号为CN108591183B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量气动测量装置及方法”这篇专利中记载的位移传感器平移气缸、位移传感器夹块及位移传感器组成；而滑阀副压紧组件104其具体是由在公告号为CN108591183B的中国发明专利“一种电液伺服阀叠合量气动测量装置及方法”这篇专利中记载的阀座压紧垂直气缸及阀芯夹紧气缸组成，滑阀组件400其具体也请详见公告号为CN108591183B的中国发明专利；故在本发明中不再赘述这些组件的具体组成及其动作执行过程。

下面结合具体的实施例阐述一下基于本发明提供的电液伺服阀叠合量快速测量方法及测量气路，是如何得到如图2所示的某个电液伺服阀的滑阀副叠合量的，其具体包含如下几步：

第一步：获取该电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置符合正态分布的样本，根据所述样本与行为预测算法，选取合适的单侧置信度，得到一个合适的单侧置信区间边界；该单侧置信区间边界可以为左单侧置信区间边界或右单侧置信区间边界；假设，我们得到的是一个合适的右单侧置信区间边界，如图9所示，我们用

表示；

第二步、将第一步中的电液伺服阀滑阀副300装配到一个滑阀组件400中，然后将此滑阀组件400放入到电液伺服阀叠合量测量装置100中，并滑阀副压紧组件104将滑阀组件400与配气座101相压紧配合，接着再将电液伺服阀叠合量快速气动测量气路中的两个流量传感器(即如图1中所示的第一流量传感器9、第二流量传感器10)与配气座101的两个进气口分别接通；

第三步、利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位置向右移，并调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副300阀芯初始位置的右单侧置信区间边界

处；

第四步、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置100中的电动平移台组件102控制步骤3中电液伺服阀滑阀副300阀芯位置开始向左移，与此同时启动电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座101两个进气口处的流量Q，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置100中的位移传感器组件103采集电液伺服阀滑阀副300的阀芯向左移的位移量x，然后再通过工控机200将快速气动测量气路中两个流量传感器(即如图1中所示的第一流量传感器9、第二流量传感器10)采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置100中位移传感器组件103采集到的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副300两个阀口的流量-位移曲线；

在本发明实施例中，由于电液伺服阀滑阀副300有两个进气口，所以会有如图4和图5所示的两条阀口流量测量气路，故而，我们实际会得到了如图6所示的两条阀口流量-位移曲线；

第五步：通过工控机200对得到的电液伺服阀滑阀副300两个阀口流量-位移曲线进行修正分析计算处理，即可得到电液伺服阀滑阀副300的叠合量；

其具体步骤是：先通过气压流量补偿方法，对如图6所示的两条阀口流量-位移曲线进行修正，得到如图7所示的两条修正后流量-位移曲线；然后将这两条修正后的流量-位移曲线的线性部分进行延伸，与X轴相交，得到四个交点的横向坐标x_a、x_b、x_c和x_d，最后，利用如下公式(a)～(e)进行计算，即可求出本发明实施例提供的电液伺服阀滑阀副300的叠合量。

x₀＝(x_b+x_c)/2 (a)

L_a＝x₀-x_a (b)

L_b＝x_b-x₀ (c)

L_c＝x₀-x_c (d)

L_d＝x_d-x₀ (e)

式中，x₀表示电液伺服阀滑阀副300的阀芯301处于阀套302的中间位置时的位移值；L_a、L_b、L_c、L_d为要求的电液伺服阀滑阀副300的叠合量。

在对上述测滑阀副进行叠合量测量的过程中，随着阀芯301与阀套302的相对位置变化的过程中，实际测得的阀口流量Q和阀口气压P的曲线如图6所示；在图6中，x₀表示阀芯处于阀套中心位置；P₀表示测量气路中第三气压传感器13的测量值，该气压为恒定的；P₁表示测量气路中第四气压传感器14的测量值；P₂表示测量气路中第五气压传感器15的测量值；

根据伯努利方程(能量守恒)，阀口流量计算公式为：

式中，c为阀口流量系数(无量纲)，ε为空气膨胀系数(无量纲)，ω为阀口宽度(m)，P为阀口压力，r_c为空气重度(N/m³)，g为重力加按速度(m/s²)；x_v为阀芯与阀套的开口大小；Q为阀口流量。

如上所述，如果忽略空气的可压缩性，令

可以得到

基于上述计算式(1)，若将本发明测量气路中第四气压传感器14、第五气压传感器15测得的气压值P₁和P₂分别代入上述计算式(1)中，可以得到电液伺服阀滑阀副300两个阀口流量如下：

式(2)和(3)中：P₁为第四气压传感器14的测量值，P₂为第五气压传感器15的测量值，Q₁₀、Q₂₀为两个阀口流量的测量值，也即第一流量传感器9、第二流量传感器10的测量值。

下面以其中第四气压传感器14所在的测量气路为例，阐述一下本发明是如何得到位于该测量气路滑阀副处的阀口流量位移曲线：

在本测量气路中，因为受到前端节流阀的影响，导致在实际测量过程中，第四气压传感器14测得的气压值P₁以及第一流量传感器9测得的阀口流量值Q₁₀与同电液伺服阀滑阀副300阀芯与阀套相对位置的位移量x的变化曲线如图6所示；

在实际测量工程中，因为第四气压传感器14测得的气压值P₁是变化的，导致第一流量传感器9所测量得到的阀口流量Q₁₀的曲线(如图6所示)线性特性不明显；

如果我们想要通过线性曲线测得电液伺服阀滑阀副300的叠合量，那么就需要保证阀口前端的气压P₁是个恒定值，但是由于P₁的实际测量值如图6所示，所以无法通过阀口流量Q₁₀的曲线得出电液伺服阀滑阀副300的叠合量。

故此，期望图6中气压P₀的值是不变的，由于阀口开口很小时管道的流量很小，前端节流阀对气压的影响也就很小，P₀和P₁在x₀附近是相同的，这样我们就可以用P₀对公式(2)做出修正，得线性特性较好的阀口流量的曲线Q₁,同理也可以用P₀对公式(3)做出修正，得线性特性较好的阀口流量的曲线Q₂。

根据伯努利方程(能量守恒)，假设电液伺服阀滑阀副300阀口前端压力气压P₁是P₀时，则对应的阀口流量为：

由公式(2)和(4)，我们可以推出：

同理，根据伯努利方程(能量守恒)，假设电液伺服阀滑阀副300阀口前端压力气压P₂是P₀时，则对应的阀口流量为：

同理，由公式(3)和(6)，我们可以推出：

其中，Q₁₀、Q₂₀为阀口流量实测值，其曲线如图6所示，Q₁、Q₂为阀口流量修正值，其曲线如图7所示；我们可以对得到线性特征较好改善的这两个阀口流量Q₁和Q₂的曲线的线性部分进行延伸，与X轴相交，得到4个交点横坐标x_a、x_b、x_c和x_d，然后利用上述公式(a)～(e)，即可求出本发明实施例提供的电液伺服阀滑阀副300的叠合量。

本发明提供的测量方法中，采取的行为预测算法，得到电液伺服阀滑阀副300单侧置信区间边界的工作原理具体如下：

在电液伺服阀滑阀副300放入电液伺服阀叠合量测量装置100后，为了保证测量中心点在滑阀副阀芯的驱动范围内，一般滑阀副阀芯的驱动范围在4～6mm，因为流量传感器的量程较小，所以我们通常得到的全行程流量与位移曲线，如图8所示；图8中，x₁为叠合量有效测量范围的最左侧位置，x₂为叠合量有效测量范围的最右侧位置，x₀为叠合量的测量中心点，从图8中可以看出，有效测量的范围很小，一般在300μm以内。

由于，我们每次在电液伺服阀叠合量测量装置100中放入电液伺服阀滑阀副300后，通常采取的做法都是先通过执行机构(即电动平移台机构102)来控制电液伺服阀滑阀副300阀芯左移，来开启叠合量测量的，因此，希望每次放入的电液伺服阀滑阀副300的阀芯的初始位置在有效测量范围的最右侧位置x₂的右侧，但是又尽量靠近x₂，这样电液伺服阀滑阀副300的阀芯移动位移最小，测量速度最快；

故而，为了能快速测量出电液伺服阀滑阀副300叠合量，缩短测试时长，我们采取了在测量前，先采用行为预测算法，通过多次试验预测出一个合适的右单侧置信区间边界

然后在每次放入电液伺服阀滑阀副300后通过执行机构(即电动平移台机构102)来控制电液伺服阀滑阀副300阀芯右移，将电液伺服阀滑阀副300的阀芯初始位置调整至右单侧置信区间边界

处，然后再进行后续叠合量测量操作。

若用户每次放入到电液伺服阀叠合量测量装置100中的电液伺服阀滑阀副300的阀芯中心位置不发生变化，即中心位置x′₀不变，得到的x₂位置会如图9中*所示，但是在实际测试中，用户每次放置的电液伺服阀滑阀副300的阀芯位置是不确定的，导致实际的x₂位置会如图9中+所示；因此，我们设计的行为预测算法，通过多次试验来预测每次用户放置的电液伺服阀滑阀副300的阀芯初始位置，得到一个比较合适的右单侧置信区间边界

希望得到的右单侧置信区间边界

能够覆盖尽可能多的+，同时又希望

尽量小。

通过行为预测算法，并结合x₂的实际位置，我们可以得到一个符合正态分布的样本，从这个样本中，选取合适的单侧置信度，可以得到一个合适的右单侧置信区间边界

这样我们就可以将尽可能多的数据包含在置信区间内，从而得到较快速的叠合量方法。

在叠合量测试时，首先将用户每次放置的电液伺服阀滑阀副的阀芯初始位置调整到右单侧置信区间边界

并且开始向左移动，如果流量变化明显，那么我们就先向右移动到最大流量位置后，再向左移动。

在每次记录到新的x₂时，我们随时加入到上述符合正态分布的样本中，以便不断对正态分布进行修正，进而得到合适的置信区间。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，其特征在于：包含如下步骤：

步骤1、获取电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置符合正态分布的样本，根据所述样本与行为预测算法，选取合适的单侧置信度，得到一个合适的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的单侧置信区间边界；所述单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界或右单侧置信区间边界；

步骤2、将步骤1中的电液伺服阀滑阀副（300）装配到一个滑阀组件（400）中，然后将所述滑阀组件（400）放入到电液伺服阀叠合量测量装置（100）中，利用滑阀副压紧组件（104）将滑阀组件（400）与配气座（101）相压紧配合，接着再将电液伺服阀叠合量快速气动测量气路中的两个流量传感器与配气座（101）的两个进气口分别接通；

其中，所述电液伺服阀叠合量快速气动测量气路包含有气源（1）、过滤器（2）、气体减压阀（3）、精密减压阀（4）、第一电磁阀（5）、第二电磁阀（6）、第一节流阀（7）、第二节流阀（8）、第一流量传感器（9）及第二流量传感器（10）；所述气源（1）的出气口与所述过滤器（2）的进气口连通，所述过滤器（2）的出气口与所述气体减压阀（3）的进气口连通，所述气体减压阀（3）的出气口与所述精密减压阀（4）的进气口连通，所述第一电磁阀（5）的进气口与所述第二电磁阀（6）的进气口并接于所述精密减压阀（4）的出气口，所述第一电磁阀（5）的出气口依次通过所述第一节流阀（7）及第一流量传感器（9）对应与电液伺服阀叠合量测量装置（100）中配气座（101）的一个进气口连通，所述第二电磁阀（6）的出气口依次通过所述第二节流阀（8）及第二流量传感器（10）对应与电液伺服阀叠合量测量装置（100）中配气座（101）的另一个进气口连通；

步骤3、利用电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的电动平移台组件（102）控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯位置向左移或右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处或右单侧置信区间边界处；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的单侧置信区间边界为左单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的电动平移台组件（102）控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯位置向左移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的左单侧置信区间边界处，然后再进入步骤4；

其中：若步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的单侧置信区间边界为右单侧置信区间边界时，先利用电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的电动平移台组件（102）控制步骤2中的电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯位置向右移，调整至步骤1中所得到的电液伺服阀滑阀副（300）阀芯初始位置的右单侧置信区间边界处，然后再进入步骤5；

步骤4、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的电动平移台组件（102）控制步骤3中电液伺服阀滑阀副（300）阀芯位置开始向右移，与此同时启动所述的电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座（101）两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的位移传感器组件（103）采集电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯向右移的位移量，然后再通过工控机（200）将快速气动测量气路中两个流量传感器采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置（100）中位移传感器组件（103）采集到的电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副（300）两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤5、叠合量测量开始：先利用电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的电动平移台组件（102）控制步骤3中电液伺服阀滑阀副（300）阀芯位置开始向左移，与此同时启动所述的电液伺服阀叠合量快速气动测量气路工作，并通过快速气动测量气路中的两个流量传感器分别采集位于配气座（101）两个进气口处的流量，以及通过电液伺服阀叠合量测量装置（100）中的位移传感器组件（103）采集电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯向左移的位移量，然后再通过工控机（200）将快速气动测量气路中两个流量传感器采集到的阀口流量和电液伺服阀叠合量测量装置（100）中位移传感器组件（103）采集到的电液伺服阀滑阀副（300）的阀芯位移量进行分析处理，并绘制出电液伺服阀滑阀副（300）两个阀口的流量-位移曲线；接着再进入步骤6；

步骤6、通过工控机（200）对得到的电液伺服阀滑阀副（300）两个阀口流量-位移曲线进行修正分析计算处理，即可得到电液伺服阀滑阀副（300）的叠合量。

2.根据权利要求1所述的电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，其特征在于：在所述电液伺服阀叠合量快速气动测量气路中，在所述过滤器（2）与气体减压阀（3）之间还设置有一个第一气压传感器（11）；在所述气体减压阀（3）与精密减压阀（4）之间还设置有一个第二气压传感器（12）；在所述精密减压阀（4）与第一电磁阀（5）、第二电磁阀（6）之间还设置有一个第三气压传感器（13）；在所述配气座（101）与第一流量传感器（9）相连通的一个进气口处还设置有一个第四气压传感器（14）；在所述配气座（101）与第二流量传感器（10）相连通的另一个进气口处还设置有一个第五气压传感器（15）；所述第一电磁阀（5）、第二电磁阀（6）、第一流量传感器（9）、第二流量传感器（10）、第一气压传感器（11）、第二气压传感器（12）、第三气压传感器（13）、第四气压传感器（14）、第五气压传感器（15）及电液伺服阀叠合量测量装置（100）均与工控机（200）电连接。

3.根据权利要求1所述的电液伺服阀叠合量快速气动测量方法，其特征在于：所述电液伺服阀叠合量测量装置（100）包含配气座（101）、电动平移台组件（102）、位移传感器组件（103）、滑阀副压紧组件（104）、测量台（105）及PLC控制器，所述配气座（101）、电动平移台组件（102）、位移传感器组件（103）及滑阀副压紧组件（104）均固定在测量台（105）上，且电动平移台组件（102）及位移传感器组件（103）分设在配气座（101）的左右两端，滑阀副压紧组件（104）位于配气座（101）的上空，所述电动平移台组件（102）、位移传感器组件（103）及滑阀副压紧组件（104）均与PLC控制器电连接，所述PLC控制器与所述工控机（200）电连接；测量时，配气座（101）分别与气动测量气路相连通、以及与用于装配电液伺服阀滑阀副（300）的滑阀组件（400）相装配配合；电动平移台组件（102）、位移传感器组件（103）与装配有电液伺服阀滑阀副（300）的滑阀组件（400）三者之间呈轴向对齐；滑阀副压紧组件（104）将装配有电液伺服阀滑阀副（300）的滑阀组件（400）与配气座（101）相压紧配合。

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