CN111810698B - 一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法。本发明将电磁阀单个工作周期划分预加载激励阶段、预加载维持阶段、开启阶段、反向激励阶段、开启维持阶段、关闭阶段、关闭维持阶段。本发明采用单电压源，在预加载阶段先采用经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励，电流上升速率更大，电流将更快的上升至预加载电流状态，使预加载激励阶段耗时更短；而后使电流维持在预加载电流状态。本方法在反向激励阶段采用经占空比为‑100％的高频方波信号调制后的电压源激励，快速将电流降低至维持电流；本发明不仅降低了工作周期内的平均电流大小，降低了电磁能耗，还使得电磁阀可以适应更好的启闭工况。

Description

一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法

技术领域

本发明涉及电磁阀控制领域，具体涉及一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法。

背景技术

在电磁阀中，安匝数和工作气隙对电磁铁的电磁力影响最大。安匝数即线圈匝数与单圈线圈中电流的乘积。在磁通量未饱和的情况下，电流越大，电磁力越大；工作气隙越小，电磁力越大。由于电磁阀在开启时往往是电磁铁中工作气隙最大的时候，而关闭时往往是电磁铁中工作气隙最小的时候，因此开启电流比关闭电流大。

已有技术中高频电磁阀领域采用多电压源方式以达到高频控制功能，专利[CN201610015304.4]中采用高电压源作为激励电压，使电磁阀在短时间内开启；稳压电源提供维持电压，使电流保持在一个略大于关闭电流的值；负电压源提供一个较大的反向电压，使电流在短时间下降至关闭电流。三段式电压方法使电磁阀工作频率加快。

然而，该控制方法存在着一些不足。首先，多电压源使得系统的工况变得复杂，会产生较大误差。其次，该控制方法中各段电压的切换时间是根据系统电路中实际电流数值与理论电流数值的大小关系而确定的，这会产生一个问题：在高速电磁阀中，由于电磁阀的动态特性较弱，电磁铁的电流动态特性较好，该方法会导致电磁阀阀芯处在运动状态时切换电压源，从而降低电磁阀开启和关闭时的动态特性。具体为在电磁阀开启阶段，会出现电流快速上升到了开启电流，而电磁铁却还在运动，即未完全开启，此时就切换电压源，会降低开启阶段的动态特性。在电磁阀的关闭阶段，会出现电流已经降低到关闭电流以下，而电磁铁阀芯还处在缓慢回复的关闭运动状态中，此时若将反向电压源切换成零电压源，则会降低其关闭阶段的动态特性。且多电压源的控制方式容易在电源切换时造成短路等重大事故。

发明内容

为了解决上述难点，本发明提出了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法。

本发明公开了一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，所述电磁阀的线圈通过电流检测器与电压源相连，电压源与占空比控制器相连，占空比控制器与控制器相连，压力传感系统与电磁阀各工作口连接实时获取电磁阀各工作口的压力状态；控制器与压力传感系统相连实时获取压力传感系统中的数据，控制器包括控制信号产生单元，控制信号产生单元产生控制信号；

所述控制方法包括如下步骤：

预加载激励阶段：在控制信号上升沿到来之前，根据预加载阶段的持续时间，控制器提前触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100％的电压方波，预加载激励阶段后线圈电流刚好达到预加载电流，预加载电流值略小于开启电流；

预加载维持阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为α的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为α的电压方波，其中0<α<1，在此维持电压的作用下，线圈电流一直围绕在预加载电流值做高频小幅波动，即到达预加载电流状态；

开启阶段：当控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100％的电压方波，线圈在占空比为100％的电压方波的激励下，电流迅速上升，由于电流在控制信号上升沿到来前就已经在预加载电流数值上小幅波动，在占空比为100％的电压方波的激励下，电流将在短时间内上升至开启电流，此时，电磁阀阀芯开启移动，进入开启阶段，继续维持电压源的激励直至确保电磁阀完全开始；

反向激励阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为-100％的电压方波，控制器根据当前线圈参数、线圈电流算出在经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源作用下，线圈电流从开启阶段的开启电流下降到维持电流所需的时间，该时间作为反向激励阶段的持续时间；在该电压源的作用下，线圈电流快速下降，至维持电流；所述的维持电流大于关闭电流设定比例；

开启维持阶段：电流下降到维持电流后，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为β的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为β的电压方波，其中0<β<1，并最终围绕在维持电流数值上做高频小幅波动，维持电流略大于关闭电流，以保持电磁阀开启状态；

关闭阶段：当控制信号下降沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为-100％的电压方波，在占空比为-100％的电压方波的激励下，线圈电流迅速降低至关闭电流，此时阀芯开始运动，进行复位，电压源继续激励，直至电流降至0；

关闭维持阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为0的电压方波，即不供电；直到下一个预加载阶段到来。

作为本发明的优选方案，所述预加载维持阶段中，电压源输出的占空比为α的高频电压方波信号，经调制后的等效电压数值小于电磁阀线圈电阻与开启电流的乘积。

作为本发明的优选方案，占空比为β的高频电压方波信号经调制后的等效电压数值大于电磁阀线圈电阻与关闭电流的乘积。

作为本发明的优选方案，所述开启阶段的持续时间等于该电磁阀在0电流状态下，采用经占空比为100％的高频电压方波信号调制后的电压源激励电磁阀至完成行程所需时间，以确保电磁阀完全开始。

作为本发明的优选方案，所述的预加载激励阶段所需的持续时间的计算过程为：控制器根据当前驱动电压、电磁阀电流、线感电阻和电感，计算线圈当前电流上升至预加载电流所需的时间，作为预加载激励阶段的持续时间。

作为本发明的优选方案，所述的预加载维持阶段所需的持续时间为1～2ms。

作为本发明的优选方案，所述的控制器可根据所述数据计算出当前状态下的系统开启电流和关闭电流；所述的控制器产生的控制信号为方波信号，控制信号的占空比即电磁阀目标开启时间和周期时间比，控制信号的上升沿表示操作者希望电磁阀开启，控制信号高电位表示操作者希望电磁阀处于开启状态，控制信号下降沿表示操作者希望电磁阀关闭，控制信号低电位表示操作者希望电磁阀处于关闭状态；所述的控制器实时获取控制信号产生单元产生的控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻。

作为本发明的优选方案，所述的占空比控制器与电压源相连并可输出高频方波信号给电压源，电压源根据接收到的高频方波信号，将高频方波信号进行放大，放大后的高频方波信号频率和占空比不变，幅值变为与电压源相等。

本发明的有益效果是：

(1)所述预加载阶段(包括预加载激励阶段和预加载维持阶段)，采用两段经不同占空比调制后的电压激励，即先用占空比为100％的高频方波信号调制后的电压激励，使线圈电流快速达到预加载电流状态。再用经占空比为α的高频方波信号调制后的电压维持，使电流维持在预加载电流状态。传统多电压源控制技术用于实现预加载电流的功能，通常采用单个电压进行预加载激励，由于预加载电流是一个相对固定的值，结合当前的电阻情况，其对应的预加载电压也是相对固定的，其大小等于预加载电流与电阻的乘积。传统方法中预加载电压相对于本发明中的预加载激励电压，其数值较小，因此电流在该预加载电压的作用下增长速率较慢，导致电流增长至预加载电流所需的时间较长，整个预加载过程延长。因此，对于一些高频开关的场合，采用单电压源进行预加载的方法往往无法达到更高频率启闭的要求。而且，随着工作占空比的变化，当开启占空比较大时，留给开启预加载阶段的时间就会减少，当时间减少到无法使电流上升至预加载电流时，预加载阶段的作用就会进一步减弱。因此，采用单电压进行预加载的方法存在诸多局限性。本发明的方法与预加载阶段只使用一段电压源的控制方式相比，由于先采用经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励，电流上升速率更大，电流将更快的上升至预加载电流状态，使预加载阶段耗时更短。适用于一些开关频率更高的场合。

(2)本发明中开启阶段中经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励持续时间等于该电磁阀在0电流状态下，采用所述的经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励至电磁阀完成行程的所需时间；此方法的优势在于：由于如果在0电流状态下，改用该电压源进行激励，都能够使阀完全开启，那么，在已经具备一定预加载电流的情况下，相同的激励时间则肯定可以使阀完全开启，因此本方法可以保证电磁阀阀芯完成预期工作行程，并保证在开启阶段转换到反向激励阶段的瞬时，阀芯处于静止状态，这可以进一步提高电磁阀开启阶段的动态特性。

在已有的方法中，专利[CN201610015304.4]，电流增大至开启电流后立即将高电压激励切换至低电压维持，这会导致由于电磁阀动态特性较弱，而其电磁线圈的电流动态特性较好，因此当线圈电流达到开启电流时，阀仍处于开启运动状态，未完成行程。此时立即将高电压激励切换至低电压维持，便会降低电磁阀开启阶段的驱动力，会降低电磁阀开启阶段的动态特性。

(3)所述反向激励阶段，采用了经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源激励，能更快的将线圈电流从开启阶段结束后的开启电流下降到维持电流。现有多电压源控制技术将相当于本发明中的反向激励阶段和维持阶段的过程合并，并均采用稳电压源进行此过程的激励，使电流最终稳定在一个略大于关闭电流的状态，但采用稳电压直接进行激励，电流下降至维持电流所需的时间长。如果控制信号频率较高，有可能出现电流还未降低至维持电流，而控制信号下降沿就已经到来的情况，这样的情况将不利于电磁阀动态特性的进一步优化。而本发明，将反向激励阶段采用占空比为-100％的电压方波，维持阶段采用占空比为β的电压方波维持的方法，可以利用占空比为-100％的电压方波的卸荷特性，快速将电流降低至维持电流，然后通过维持阶段的占空比为β的电压方波维持，使电流一直保持在维持电流的状态。本发明相比较现有技术，在高电压激励结束后(即认为电磁阀已经完全开启)，便立刻切换成占空比为-100％的电压方波，使电流快速降低至维持电流，不仅降低了工作周期内的平均电流大小，降低了电磁能耗，还使得电磁阀可以适应更好的启闭工况；

(4)本发明关闭阶段中，在占空比控制器输出占空比为-100％的信号给电压源的状态下，使负电压继续激励，直至电流降低至0。该方法的优势在于，现有技术中，如专利[CN201610015304.4]中，采用负电压源激励线圈电流下降至关闭电流时，负电压源立即停止工作。由于在高频率状态下，电磁阀动态特性很慢，电磁铁的电流动态特性很好，现有技术中会出现电流已经降低到关闭电流以下，而电磁铁阀芯还处在缓慢回复的关闭状态中，此时就停止负电压源的激励，便会降低电磁阀关闭阶段的驱动力，由此会降低阀在关闭阶段的动态特性。而本发明中经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源输出的反向电压会一直工作直至电磁阀的电流降低到0，这样可提升电磁铁关闭阶段的动态特性，缩短电磁阀关闭阶段耗时。

(5)单电压源占空比调节的控制方式不存在多电源切换现象，因此电源引起的短路的现象将不会出现，工作将更稳定。且与多电压源相比工况较为简单，许多工作误差将大幅降低。

附图说明

图1是本发明方法所对应的高动态高频响电磁阀驱动系统的结构示意图。

图2是本发明方法控制信号和电流曲线图。

图3为单电压驱动的电磁阀的启闭特性；

图4为本发明系统和方法驱动的电磁阀的启闭特性；

图5为不包含反向激励阶段的比较例的电磁阀的启闭特性。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明方法是基于图1所示的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响驱动系统的，所述驱动系统包括占空比控制器1、电压源2、电流检测器3、电磁阀4、压力传感系统5、控制器6；压力传感系统5与电磁阀4各工作口连接实时获取电磁阀各工作口的压力状态；控制器6与压力传感系统5相连实时获取压力传感系统5中的数据，控制器6可根据获取的所述数据计算出当前状态下的系统开启电流和关闭电流，所述控制器包括控制信号产生单元，控制信号产生单元产生控制信号；所述控制器与占空比控制器1相连，占空比控制器1与电压源2相连，占空比控制器可输出方波信号给电压源；电压源2通过电流检测器3与电磁阀4的线圈相连。控制信号7由操作者输入，代表操作者期望获得的电磁阀启闭状态，即控制信号高电位代表操作者期望开关阀处于开启状态，控制信号低电位代表操作者期望开关阀处于关闭状态，为更清晰描述本方案，将控制信号画在控制器的外面(主要用于表示控制信号对控制器的作用关系)，其实该控制信号是由控制器本身生成(控制器内的控制信号生成单元生成)。

该系统在使用前，通过静态测试的方法，获得电磁阀线圈电阻和电感等电气参数。通过静态测试的方法，获得电磁阀在当前工况(当前工况指当前进油口压力PP和控制口压力PA，通过前期测试数据，用软件进行拟合可得电磁阀开启电流IO、电磁阀关闭电流IC与当前工况的函数表达式)开启所需的电流，定义为开启电流；在当前工况关闭所需的电流，定义为关闭电流。

将电磁阀单个工作周期划分为7个阶段，如图2所示，分别用1-7的阿拉伯数字表示。其中1代表预加载激励阶段，2代表预加载维持阶段，3代表开启阶段，4代表反向激励阶段，5代表维持阶段，6代表关闭阶段，7代表关闭维持阶段。阶段2结束时刻与控制信号上升沿时刻重合，阶段5结束时刻与控制信号下降沿重合。

控制器产生控制信号，在控制信号上升沿到来之前，控制器根据当前线圈电流状态和线圈的参数算出采用预加载激励电压将线圈电流提高至预加载电流所需的时间，并将该时间作为预加载激励阶段的持续时间，根据预加载激励阶段的持续时间，进入阶段1，控制器提前触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为100％的电压方波，在此高电压的激励下，线圈电流很快达到设定的预加载电流；

因为阶段1的持续时间是控制器根据当前线圈的电器参数计算得到的，因此，当阶段1的持续时间结束时，线圈电流刚好达到一个略小于开启电流的预加载电流。此时，阶段1的持续时间结束，进入阶段2，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为α的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为α的电压方波，其中0<α<1，在此维持电压的作用下，线圈电流一直保持在预加载电流状态，即围绕在一个略小于开启电流的数值，做高频小幅的波动的预加载电流状态。(阶段2经调制后的电压源大小略小于开启电流和电阻的乘积)

阶段2结束后，即控制信号上升沿到来时，进入阶段3，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100％的电压方波。线圈在经调制后的电压源的激励下，电流迅速上升，由于电流在控制信号上升到来之前就已经稳定在了预加载电流状态，在经调制后的电压源的激励下，电流将在短时间内上升至开启电流，该段电压的维持时间等于该电磁阀在0电流状态下，采用所述的经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源激励电磁阀至完成行程所需时间；

阶段3结束后，进入阶段4，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100％的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为-100％的电压方波，控制器根据当前线圈参数、线圈电流算出在经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源作用下，线圈电流从阶段3结束后的开启电流下降到维持电流(维持电流略大于关闭电流)所需的时间，该时间就是阶段4的持续时间。在电压源的作用下，线圈电流快速下降，并最终下降至维持电流；

阶段4结束后，进入阶段5，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为β的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为β的电压方波，其中0<β<1，因为阶段4的持续时间是控制器根据当前线圈的电器参数计算得到的，因此，当阶段4的持续时间结束时，电流大小正好达到维持电流。在经占空比为β的高频方波信号调制后的电压源的作用下，线圈电流一直围绕在维持电流数值上，做高频小幅度波动，以保持电磁阀开启状态；(阶段5经调制后的电压源大小略大于关闭电流和电阻的乘积)

阶段5结束后，控制信号下降沿到来时，进入阶段6，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100％的高频方波信号给电压源，电压源输出反向电压，在反向电压的激励下，线圈电流迅速降低至关闭电流，此时阀芯开始运动，进行复位，电压源继续激励，直至电流降至0，此时阶段6结束；

阶段6结束后，进入阶段7，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为0的电压方波，即不供电。直至下一个周期的阶段1到来，系统重复上述过程；

所述方案中经占空比为α的高频方波信号调制后的电压源输出的电压数值小于电磁阀线圈电阻与开启电流的乘积，一般小于电磁阀线圈电阻与开启电流的乘积的5％～10％；经占空比为β的高频方波信号调制后的电压源输出的电压数值大于电磁阀线圈电阻与关闭电流的乘积，一般大于电磁阀线圈电阻与关闭电流的乘积的5％～10％；

所述方案中的预加载激励阶段(阶段1)所需的持续时间的计算过程为：控制器根据当前驱动电压、电磁阀电流、线感电阻和电感，计算线圈当前电流上升至预加载电流所需的时间，作为阶段1的持续时间；

所述方案中的预加载维持阶段(阶段2)所需的持续时间为：通常情况下持续时间为1～2ms,可根据不同工况适当增减；

所述方案中的开启阶段(阶段3)所需的持续时间的计算过程为：经占空比为100％的高频方波信号调制后的电压源持续时间等于该电磁阀在0电流状态下，采用所述的高电压源激励至电磁阀完成行程的所需时间，即作为阶段3的持续时间；

所述方案中的反向激励阶段(阶段4)所需的持续时间的计算过程为：阶段3结束后的开启电流在经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源的激励下下降至维持电流所需要的时间；

所述方案中的维持阶段(阶段5)所需的持续时间的计算过程为：阶段4结束时刻至该控制信号下降沿到来时刻所持续的时间；

所述方案中的关闭阶段(阶段6)所需的持续时间的计算过程为：阶段5结束后的维持电流在经占空比为-100％的高频方波信号调制后的电压源的激励下下降至0电流所需要的时间；

所述方案中的关闭维持阶段(阶段7)所需的持续时间的计算过程为：阶段6结束时刻至下一个阶段1开始时刻所持续的时间；

如图3所示，为采用24V单电压驱动的电磁阀的启闭特性示意图，从图中可见，经测试，该电磁阀的开启滞后3ms，开启运动2ms，关闭滞后6.8ms，关闭运动6.1ms。

如图4所示为本发明基于电压脉宽调制的电磁阀高动态控制方法控制的电磁阀的启闭特性示意图，在本实施例中，电压源为24V，其中第一到第七阶段占空比分别为100％，33％，100％，-100％，20.8％，-100％，0％。经测试得到开启滞后时间为：0.2ms；开启运动时间为：1.9ms；关闭滞后时间为：0.1ms；关闭运动时间为：1.7ms。与图3相比，本发明采用两段经不同占空比调制后的电压激励，即先用占空比为100％的高频方波信号调制后的电压激励，使线圈电流快速达到预加载电流状态，再用经占空比为α的高频方波信号调制后的电压维持，使电流维持在预加载电流状态，预加载阶段耗时更短，适用于一些开关频率更高的场合。在开启阶段，通过设定特定的维持时间保证电磁阀阀芯完成预期工作行程。本发明在高电压激励结束后(即认为电磁阀已经完全开启)，便立刻切换成占空比为-100％的电压方波，使电流快速降低至维持电流，不仅降低了工作周期内的平均电流大小，使得电磁阀可以适应更好的启闭工况。在关闭阶段，本发明反向电压会一直工作直至电磁阀的电流降低到0，这样可提升电磁铁关闭阶段的动态特性，缩短电磁阀关闭阶段耗时。

如图5所示为不包含反向激励阶段的比较例的电磁阀的启闭特性示意图，比较例包括与本发明相似的6个阶段(预加载激励阶段，预加载维持阶段，开启阶段，开启维持阶段，关闭阶段，关闭维持阶段)，电压源为24V，第一到第六阶段电压方波的占空比分别为100％，33％，100％，20.8％，-100％，0％。图5与图4相比，开启维持阶段的时间显著加长，当遇到某些控制信号频率较高的场合，图5所示的电磁阀控制系统就可能因其开启维持阶段所占用的时间过长而出现控制信号下降沿已经到来但线圈电流缺还没到开启维持电流的状况，图4所示本发明的控制系统通过将电压源切换成占空比为-100％的电压方波，使电流快速降低至维持电流，极大缩减了电流降低至维持电流所需的时间，可以更好的适用于控制信号频率较高的场合。

Claims (8)

1.一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于：所述电磁阀（4）的线圈通过电流检测器（3）与电压源（2）相连，电压源（2）与占空比控制器（1）相连，占空比控制器（1）与控制器相连，压力传感系统（5）与电磁阀（4）各工作口连接实时获取电磁阀各工作口的压力状态；控制器（6）与压力传感系统（5）相连实时获取压力传感系统（5）中的数据，控制器包括控制信号产生单元，控制信号产生单元产生控制信号；

所述控制方法包括如下步骤：

预加载激励阶段：在控制信号上升沿到来之前，根据预加载阶段的持续时间，控制器提前触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100%的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100%的电压方波，在该电压的激励下，电流快速上升，直到电流达到设定的预加载电流，此时预加载激励阶段结束；预加载电流略小于开启电流；

预加载维持阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为α的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为α的电压方波，其中0<α<1，在此维持电压的作用下，线圈电流一直围绕在预加载电流数值上做高频小幅波动，即达到预加载电流状态；

开启阶段：当控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为100%的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为100%的电压方波，线圈在占空比为100%的电压方波的激励下，电流迅速上升，由于电流在控制信号上升沿到来前就已经在预加载电流数值上小幅波动，在占空比为100%的电压方波的激励下，电流将在短时间内上升至开启电流，此时，电磁阀阀芯开启移动，进入开启阶段，继续维持电压源的激励直至确保电磁阀完全开始；

反向激励阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100%的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为-100%的电压方波，控制器根据当前线圈参数、线圈电流算出在经占空比为-100%的高频方波信号调制后的电压源作用下，线圈电流从开启阶段的开启电流下降到维持电流所需的时间，该时间作为反向激励阶段的持续时间；在该电压源的作用下，线圈电流快速下降至维持电流，所述的维持电流大于关闭电流设定比例；

开启维持阶段：电流下降到维持电流后，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为β的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为β的电压方波，其中0<β<1，电流围绕在维持电流数值上做高频小幅波动，维持电流略大于关闭电流，以保持电磁阀开启状态；

关闭阶段：当控制信号下降沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为-100%的高频方波信号给电压源，电压源输出占空比为-100%的电压方波，在占空比为-100%的电压方波的激励下，线圈电流迅速降低至关闭电流，此时阀芯开始运动，进行复位，电压源继续激励，直至电流降至0；

关闭维持阶段：控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源，电压源开始输出占空比为0的电压方波，即不供电；直到下一个预加载阶段到来。

2.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述预加载维持阶段中，电压源输出的占空比为α的高频电压方波信号，经调制后的等效电压数值小于电磁阀线圈电阻与开启电流的乘积。

3.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于占空比为β的高频电压方波信号经调制后的等效电压数值大于电磁阀线圈电阻与关闭电流的乘积。

4.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述开启阶段的持续时间等于该电磁阀在0电流状态下，采用经占空比为100%的高频电压方波信号调制后的电压源激励电磁阀至完成行程所需时间，以确保电磁阀完全开始。

5.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述的预加载激励阶段所需的持续时间的计算过程为：控制器根据当前驱动电压、电磁阀电流、线感电阻和电感，计算线圈当前电流上升至预加载电流所需的时间，作为预加载激励阶段的持续时间。

6.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述的预加载维持阶段所需的持续时间为1~2ms。

7.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述的控制器（6）可根据所述数据计算出当前状态下的系统开启电流和关闭电流；所述的控制器产生的控制信号为方波信号，控制信号的占空比即电磁阀目标开启时间和周期时间比，控制信号高电位即电磁阀目标开启状态，控制信号低电位即电磁阀目标关闭状态；所述的控制器（6）实时获取控制信号产生单元产生的控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻。

8.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法，其特征在于所述的占空比控制器（1）与电压源（2）相连并可输出高频方波信号给电压源，电压源根据接收到的高频方波信号，将高频方波信号进行放大，放大后的高频方波信号频率和占空比不变，幅值变为与电压源相等。

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