CN112178213A - 高温高压环境电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压环境电磁阀，其第一阀管和第二阀管之间通过导通孔连通，控制腔内设置固定铁芯以及套设在固定铁芯外部的线圈，固定铁芯的一侧设置可上下滑动的活动铁芯,活动铁芯的上端插入到控制腔内部，活动铁芯底端设置用于开启或闭合导通孔的阀头，阀头与管道内壁之间的活动铁芯部分套设有弹簧，控制腔外壁一侧设置电控盒，电控盒内固定电源接口和电路板，电路板分别与线圈、电源接口电性连接，电路板上设置电磁阀控制电路，电磁阀控制电路分别与线圈、电源接口电性连接，控制线圈导通的主控芯片电路对电磁阀的线圈进行控制，对线圈的调整以实现调整电磁力以驱动电磁阀阀头的调整，尤其在高温高压环境下也能够对电磁阀阀头精准控制。

Description

高温高压环境电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，尤其是一种高温高压环境电磁阀。

背景技术

电磁阀是用电磁控制流体的自动化基础元件，如今在工业控制中使用非常常见。比较基础的电磁阀比如，中国实用新型公开的CN201220163394.9，一种电磁阀，包括阀体、膜片、隔离套、压板、固定铁心、活动铁心、弹簧、线圈及罩壳，所述阀体两端开有进水口及出水口，阀体中装有膜片，膜片上方装有隔离套，该隔离套通过阀体上的压板固定于阀体上；所述隔离套外装有线圈，隔离套内装有活动铁心，所述弹簧位于活动铁心内，弹簧上端与固定铁心固定连接；所述固定铁心上端固定有罩壳，其中所述膜片中间开有中心孔，所述活动铁心下端套装有控制进水口及出水口开闭的针阀，所述针阀的阀杆穿过膜片的中心孔与弹簧的下端固定连接。该类型的电磁阀属于常见的电磁阀结构。具有特殊功能的电磁阀比如，中国实用新型公开的CN201120248263.6，一种带手动旁路调节阀的电磁阀，由电磁阀组件通过电磁阀安装端盖螺纹和阀体、上的电磁阀座连接，电磁阀安装端盖和阀体、电磁阀座底部形成间隙空腔构成电磁阀室；手动旁路调节阀组件通过手动阀套、螺纹和阀体上的手动阀套安装座连接，手动阀套端部和手动阀座底部形成间隙空腔构成手动旁路调节阀室；在手动旁路调节阀室的底部中心有分路通孔垂直于阀室底面贯穿手动旁路调节阀室和电磁阀室，手动阀芯上有外螺纹和手动阀套内螺纹配合形成旋转调节结构；手动阀芯上沿柱面圆周方向有1-3条环形密封槽，密封槽内安装“O”型密封圈，手动阀芯通过密封槽、密封圈和手动阀套内孔表面形成滑动密封结构。提高使用稳定性的电磁阀，如中国实用新型CN201520906938.X公开的一种新型超高压直动式电磁阀，包括阀体和活动铁芯，所述阀体内设有进液腔、出液腔和主阀口，所述进液腔和出液腔之间通过所述主阀口连通，所述活动铁芯安装在所述阀体内并用于控制所述主阀口的通断，所述主阀口上安装有导阀口，所述导阀口的一端设有窄口，另一端设有阔口，所述窄口和所述阔口相互连通，所述导阀口设有窄口的一端与所述进液腔相接，所述导阀口设有阔口的一端与所述出液腔相接。该电磁阀主要是能够减少电磁阀在打开关闭瞬间时介质引起涡流，提高活动铁芯密封时的稳定性。上述的电磁阀或者是比较固化的产品或者是在原有产品机械结构基础上适当改进的技术，其技术进步也比较一般。然而实际上，现在的工业控制对电磁阀的要求越来越高，尤其是现有的工业控制已经涉及到物联网等新领域，尤其是需要电磁阀的控制精度提高，并且更加要求电磁阀能够在高温高压环境中依然具备较强的精度。实际上在高温高压环境中电磁阀的物理机械机构或者电学部件性质都会发送变化，比如使得机械结构形变从而影响其灵敏度，使得电学性质中的电阻变化进而影响控制电流，并且这种缺陷是机械制造过程中不能克服的，这就导致了电磁阀的控制端向线圈发送的控制命令往往不能精准调整线圈的磁场，也即不能精准输出电磁力以驱动电磁阀阀头的调整。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高温高压环境电磁阀，该高温高压环境电磁阀通过控制线圈导通的主控芯片电路对电磁阀的线圈进行控制，实现了对线圈的调整以实现调整电磁力以驱动电磁阀阀头的调整，尤其是在高温高压环境下也能够对电磁阀阀头精准控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

高温高压环境电磁阀包括控制腔、第一阀管、第二阀管，所述的第一阀管和第二阀管之间通过导通孔连通，所述的控制腔内设置固定铁芯以及套设在固定铁芯外部的线圈，所述的固定铁芯的一侧设置可上下滑动的活动铁芯,活动铁芯的上端插入到控制腔内部，活动铁芯的下端插入到第一阀管和第二阀管中部的管道内，并且活动铁芯底端设置用于开启或闭合导通孔的阀头，阀头与管道内壁之间的活动铁芯部分套设有弹簧，所述的控制腔外壁一侧设置电控盒，所述的电控盒内固定电源接口和电路板，所述的电路板分别与线圈、电源接口电性连接；所述的电路板上设置电磁阀控制电路，所述的电磁阀控制电路分别与线圈、电源接口电性连接，具体是，所述的电磁阀控制电路包括用于控制线圈导通的主控芯片电路，还包括用于提供线圈导通电源的电力电路，所述的主控芯片电路与电力电路电性连接，所述的电力电路与电源接口、线圈分别电性连接。

在一个优选或可选地实施例中，所述的主控芯片电路包括控制单片机电路、上位机通信电路、存储电路，所述的控制单片机电路分别与上位机通信电路、存储电路电性连接，上位机通信电路配置为至少连接一个上位机，所述的上位机用于配置控制单片机电路的参数。

在一个优选或可选地实施例中，所述的控制单片机电路采用stm32单片机，控制单片机电路与上位机通信电路电性连接具体是，单片机的vbat、vdd_1、vdd_2、vdd_3、vdd_4、vdd_5脚接+3.3V电源，单片机的的vss_1、vss_2、vss_3、vss_4、vss_5脚接地，上位机通信电路采用以太网控制芯片，以太网控制芯片连接单片机的pa5、pa6、pa7、pc5、pc4、pb0脚，以太网控制芯片与单片机通过串行外设接口通信，pb0脚为中断输出引脚并用于控制传输。

在一个优选或可选地实施例中，所述的单片机电路采用stm32单片机，单片机电路与存储电路电性连接具体是，单片机的vbat、vdd_1、vdd_2、vdd_3、vdd_4、vdd_5脚接+3.3V电源，单片机的的vss_1、vss_2、vss_3、vss_4、vss_5脚接地，所述的存储电路采用flash芯片电路，flash芯片电路连接单片机的pb12、pb13、pb14、pb15脚，flash芯片电路与单片机通过串行外设接口通信。

在一个优选或可选地实施例中，所述的上位机包括相连接的接收模块、误差动态模拟模块、误差动态补偿模块、补偿配置模块、发送模块，所述的接收模块用于接收上位机通信电路发送的初始参数，所述的误差动态模拟模块用于输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，所述的误差动态补偿模块用于根据误差的动态数学模型生成误差的补偿数学模型，所述的补偿配置模块用于根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，所述的发送模块用于将单片机电路的新参数数据发送给上位机通信电路并且由上位机通信电路交付给单片机电路以完成参数补偿。

在一个优选或可选地实施例中，所述的输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，具体是指首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型。

在一个优选或可选地实施例中，

首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型，具体是：

获取高温高压环境参数的原始数据：

h＝{(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)}，其中的a_n表示高温高压对电路影响参数，b_n表示高温高压对机械部件影响参数，将h建立一个到高温高压环境参数总参量c_n的映射，使得每一个h都仅有一个c_n与之对应，建立f(c_n)＝xq1，每一个xq1是表示“每一个高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系”的改变量，f(c_n)＝xq1即高温高压环境参数对单片机运算影响的函数；

获取初始参数：

z_n＝(x₁,x₂,…,x_n),x_n是对单片机内程序控制配置的初始变量，建立函数g(z_n)＝xq,xq是z_n对应的每一组x₁,x₂,…,x_n对单片机所控制线圈的控制关系，g(z_n)即原始运算参数函数；

将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算即将g(z_n)与f(c_n)均转换为普通的定义在实数定义域上的函数f(x)与g(x)，并且计算，

其中的v表示定义域任一变量，dv表示v的变化量，所述的

即误差的动态数学模型；或者，直接建立g(z_n)与f(c_n)的数据模型，将g(z_n)与f(c_n)的卷积表示为以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系，该函数关系也即误差的动态数学模型。

在一个优选或可选地实施例中，将误差的动态数学模型转换为一个对单片机运算影响的函数，并定义为结果函数，求解一个对单片机运算影响的补偿函数，使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数，所求解的补偿函数即误差的补偿数学模型，具体是，

对单片机运算影响的函数，即结果函数，也即所述的

或者是，以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系；求解一个对单片机运算影响的补偿函数即计算g(y_n)＝xq，其中的y_n＝(w₁,w₂,…,w_n),其中的w_n即单片机内程序控制配置变量的加权系数，设一个标准的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)m_n是标准的正常温度正常压力环境中的单片机内程序控制变量，则使得y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)满足m₁/w₁＝x_1效果且m₂/w₂＝x_2效果且…且m_n/w_n＝x_n效果，其中的x_n效果是x_n在初次卷积后对应的效果量，即指使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数。

在一个优选或可选地实施例中，补偿配置模块根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，具体是，将y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)转换为新的用以配置单片机程序的配置变量，并将配置变量转换为配置单片机电路的新参数数据。

本发明的有益效果是，本申请通过控制线圈导通的主控芯片电路对电磁阀的线圈进行控制，实现了对线圈的调整以实现调整电磁力以驱动电磁阀阀头的调整，本申请尤其是在高温高压环境下也能够对电磁阀阀头精准控制；在细节上本申请增设了配置控制单片机电路参数的上位机，以实现对电磁阀的线圈进行智能化精准地控制，更加在细节上，本申请的上位机在前述基础上配置电磁阀在高温高压环境下其电路工作和机械部件工作中的误差动态数学模型，针对误差的动态数学模型建立对应的误差的补偿数学模型，并且根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，以这种智能的配置完善单片机的程序，通过如此设计实现电磁阀在高温高压环境中工作的零误差控制，也即向线圈发送的控制命令能精准调整线圈的磁场，精准控制电磁阀阀头的调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是本申请实施例的电磁阀控制电路组成连接框图；

图3是本申请实施例的单片机电路的原理图；

图4是本申请实施例中上位机的组成结构框图；

图5是本申请实施例中主控芯片电路组成连接框图；

图中，

控制腔1、线圈2、固定铁芯3、导通孔4、第一阀管5、第二阀管6、活动铁芯7、弹簧8、电控盒9、电源接口10、电路板11。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的，本申请高温高压环境电磁阀的实施例包括控制腔1、第一阀管5、第二阀管6，所述的第一阀管5和第二阀管6之间通过导通孔4连通，所述的控制腔1内设置固定铁芯3以及套设在固定铁芯3外部的线圈2，所述的固定铁芯3的一侧设置可上下滑动的活动铁芯7,活动铁芯7的上端插入到控制腔1内部，活动铁芯7的下端插入到第一阀管5和第二阀管6中部的管道内，并且活动铁芯7底端设置用于开启或闭合导通孔4的阀头，阀头与管道内壁之间的活动铁芯7部分套设有弹簧8，所述的控制腔1外壁一侧设置电控盒9，所述的电控盒9内固定电源接口10和电路板11，所述的电路板11分别与线圈2、电源接口10电性连接；所述的电路板11上设置电磁阀控制电路，所述的电磁阀控制电路分别与线圈2、电源接口10电性连接，具体是，如图2所示的，所述的电磁阀控制电路包括用于控制线圈导通的主控芯片电路，还包括用于提供线圈导通电源的电力电路，所述的主控芯片电路与电力电路电性连接，所述的电力电路与电源接口10、线圈2分别电性连接；在实施中，控制线圈2导通的主控芯片电路可以对电磁阀的线圈2进行控制，实现了对线圈2的调整以实现调整电磁力以驱动电磁阀阀头的调整，即调整活动铁芯7底部的阀头，当然实施中阀头可以采用橡胶活塞的形式，具体实施中，电源接口10连接电力电路对对其输出电力，电力分为高压部分和低压部分，其中的电力电路至少配置变压器，低压电路主要用于给主控芯片电路供电，高压电路主要用于给线圈2供电，当主控芯片电路控制高压电路给线圈2供电时还会调整供电电压高低、供电电流的方向，通过这种方式就可以宏观上导通线圈2的电路，当线圈2得电后其周围产生的电磁场可以磁化固定铁芯3，固定铁芯3和线圈2周围均产生电磁力，并且固定铁芯3和线圈2一同构成一个电磁力控制组，该电磁力控制组可以与活动铁芯7发送电磁力作用并且可以控制活动铁芯7上下的移动，进而就可以实现上下移动开启或闭合导通孔4的阀头，也即对导通孔4的开启或闭合进行控制，也即控制第一阀管5和第二阀管6的连通关系。其中阀头与管道内壁之间的活动铁芯7部分套设的弹簧8用于辅助调整活动铁芯7上下的移动，实际上弹簧8给予活动铁芯7的力可以是向下的推力也可以是向上的拉力，当该电磁阀需求长时间闭合状态时，则可以配置相应的弹簧8及其适当的劲度系数，使得弹簧8总给予活动铁芯7的力向下的推力，当需要开启电磁阀时则使用电磁阀控制电路对线圈2上电产生电磁力，进而使得活动铁芯7具有向上的电磁力以克服弹簧8的推力及小量重力，进而可开启电磁阀；反之，当电磁阀需要长时间开启时，则可以配置弹簧8上部连接管道的内壁，同时弹簧8的下部连接阀头，并且配置弹簧8的劲度系数，使得弹簧8主要给予活动铁芯7向上的拉力以克服活动铁芯7的重力，使得阀头位置总上移，使得电磁阀是开启的状态；当电磁阀需要关闭时，则使用电磁阀控制电路对线圈2上电产生电磁力，进而使得活动铁芯7具有向下的电磁力，加之活动铁芯7本身的重力以共同克服弹簧8给予活动铁芯7向上的拉力，进而可以关闭电磁阀。

实施中如图5所示的，所述的主控芯片电路包括控制单片机电路、上位机通信电路、存储电路，所述的控制单片机电路分别与上位机通信电路、存储电路电性连接，上位机通信电路配置为至少连接一个上位机，所述的上位机用于配置控制单片机电路的参数；在实施中，控制单片机电路具体用于信号的控制，存储电路用于辅助存储控制单片机电路的配置程序，上位机通信电路用于控制单片机电路与上位机的通信，实施中，如图3所示的，所述的控制单片机电路采用stm32单片机，控制单片机电路与上位机通信电路电性连接具体是，单片机的vbat、vdd_1、vdd_2、vdd_3、vdd_4、vdd_5脚接+3.3V电源，单片机的的vss_1、vss_2、vss_3、vss_4、vss_5脚接地，上位机通信电路采用以太网控制芯片，以太网控制芯片连接单片机的pa5、pa6、pa7、pc5、pc4、pb0脚，以太网控制芯片与单片机通过串行外设接口通信，pb0脚为中断输出引脚并用于控制传输；再，如图3所示的，所述的存储电路采用flash芯片电路，flash芯片电路连接单片机的pb12、pb13、pb14、pb15脚，flash芯片电路与单片机通过串行外设接口通信；该实施中，采用的stm32单片机、flash芯片电路与以太网控制芯片共同配置了主控芯片电路，其中的以太网控制芯片作为上位机通信电路与上位机通信，实施中的上位机可以采用性能较好的PC机或具有较强性能的搭设服务器，上位机主要的架构以软件实现并且上位机主要的功能是配置控制单片机电路，且具体是配置stm32单片机并且还可以将配置的程序存储在flash芯片电路，所以本申请的保护点或技术特征中至少示意了本申请的高温高压环境电磁阀配置了上位机，且上位机需要给控制单片机电路具体的配置。

所述的上位机优选一种软件的架构或软件模块与硬件模块结合的架构，如图4所示的，所述上位机包括相连接的接收模块、误差动态模拟模块、误差动态补偿模块、补偿配置模块、发送模块，所述的接收模块用于接收上位机通信电路发送的初始参数，所述的误差动态模拟模块用于输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，所述的误差动态补偿模块用于根据误差的动态数学模型生成误差的补偿数学模型，所述的补偿配置模块用于根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，所述的发送模块用于将单片机电路的新参数数据发送给上位机通信电路并且由上位机通信电路交付给单片机电路以完成参数补偿。在实施中，上位机的实现过程是，上位机通信电路连接控制单片机，并且接收控制单片机的发送的初始参数，所述上位机的接收模块接收上位机通信电路发送的初始参数，所述的误差动态模拟模块输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟，获取误差的动态数学模型，所述的误差动态补偿模块根据误差的动态数学模型生成误差的补偿数学模型，所述的补偿配置模块根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，所述的发送模块将单片机电路的新参数数据发送给上位机通信电路并且由上位机通信电路再交付给单片机电路以完成参数补偿，该过程实际上也是上位机对单片机服务的过程，该过程可以在电磁阀初始工作中进行也可以在电磁阀过程一定周期后进行也可以在电磁阀工作的过程中随时进行，显然，不论该过程的实施阶段，配置控制单片机电路参数的上位机，都实现对电磁阀的线圈进行智能化精准地控制。

所述的输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，具体是指首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型。首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型，具体是：

获取高温高压环境参数的原始数据：

h＝{(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)}，其中的a_n表示高温高压对电路影响参数，b_n表示高温高压对机械部件影响参数，将h建立一个到高温高压环境参数总参量c_n的映射，使得每一个h都仅有一个c_n与之对应，建立f(c_n)＝xq1，每一个xq1是表示“每一个高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系”的改变量，f(c_n)＝xq1即高温高压环境参数对单片机运算影响的函数；在该实施中(a₁,a₂,…,a_n)或(b₁,b₂,…,b_n)实质是高温高压环境的原始影响参数，高温高压环境参数总参量c_n则是一个总的参量，比如在实施中，高温高压对电路影响有高温环境会影响线圈匝中每一匝的导线的电阻，进而按照预设的电路电压实施后电路中的导线电流就会受到影响，这可能会影响每一匝导线的电流且影响大小是不一样的，因为不同部位的导线显然会受到不同的影响，假设线圈的导线匝数是n，那么就可以使用a₁,a₂,…,a_n表示不同导线受到的不同影响，实施中可以将a₁,a₂,…,a_n具体数值化，同理在实施中，高温高压对机械部件的影响也很大，比如在实施中，高压环境会影响活动铁芯与其接触的支撑部件直接的摩擦力，按照预设的电路控制下活动铁芯的移动在该摩擦力的存后也会发生变化，该变化可能是某一部位的移动受限制或某多个部位移动受限制，因为不同部位的会受到不同的影响，假设共有n个部位(实施中n表示自然数，本申请中的n不特指某一个参数，所以n的大小不一定相同)，那么就可以使用b₁,b₂,…,b_n表示不同部位受到的不同影响，显然不同的部位也并不特指活动铁芯的部位，凡是可能会影响控制精度的部位都应当包括的，实施中可以将b₁,b₂,…,b_n具体数值化。在实施中为了清楚的表示h＝{(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)}给控制精度的具体影响，将h建立一个到高温高压环境参数总参量c_n的映射，使得每一个h都仅有一个c_n与之对应，建立f(c_n)＝xq1，每一个xq1是表示“每一个高温高压环境参数总参量cn对单片机所控制线圈的控制关系”的改变量，所以这就统一了变量的关系。

获取初始参数：z_n＝(x₁,x₂,…,x_n),x_n是对单片机内程序控制配置的初始变量，建立函数g(z_n)＝xq,xq是z_n对应的每一组x₁,x₂,…,x_n对单片机所控制线圈的控制关系，g(z_n)即原始运算参数函数；在实施中，对单片机所控制线圈的控制关系实质是存储在单片机及其辅助存储芯片内的，更加具体的是对单片机所控制线圈的控制关系是控制程序表现的，控制程序是由单片机内程序控制配置的变量决定的，在非高温高压环境中单片机对控制线圈的控制关系是理想化的和固定的，在高温高压环境中单片机对控制线圈的控制关系就会发生变化，而函数g(z_n)＝xq就是理想化的控制关系，而f(c_n)＝xq1就是非理想化的情况下g(z_n)＝xq会发生的变化是怎么样的含义，所以为了得知在非理性化的情况下单片机对控制线圈的控制关系会发生怎样的变化就需要将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算，即将g(z_n)与f(c_n)均转换为普通的定义在实数定义域上的函数f(x)与g(x)，并且计算，

其中的v表示定义域任一变量，dv表示v的变化量，所述的

即误差的动态数学模型；或者，直接建立g(z_n)与f(c_n)的数据模型，将g(z_n)与f(c_n)的卷积表示为以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系，该函数关系也即误差的动态数学模型。

对于上述的实施理解，可以通过一个实例示意，假设在实施中选取了高温高压环境中对电磁阀的影响参数有，高温高压对电路影响有高温环境会影响线圈匝中每一匝的导线的电阻，进而按照预设的电路电压实施后电路中的导线电流就会受到影响(当然实施中影响可能很多，为了便于理解仅示意简单影响)，高压环境会影响活动铁芯与其接触的支撑部件直接的摩擦力，按照预设的电路控制下活动铁芯的移动在该摩擦力的存后也会发生变化，假设线圈匝数是30，活动铁芯被影响的部位有50个，所以在该实施中以(a1,a2,…,a30)、(b1,b2,…,b50)表示了高温高压环境的原始影响参数，并且(a1,a2,…,a30)、(b1,b2,…,b50)具体是，

其中的，a1,a2,…,a30：

其中的，b1,b2,…,b50：

对于f(c_n)＝xq1，每一个xq1是表示“每一个高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系”的改变量，假设f(c_n)实质是对参数总参量c_n所对应的(a1,a2,…,a30)、(b1,b2,…,b50)计算加权平均，且a1,a2,…,a30权均为1/30、b1,b2,…,b50权均为1/50(实际上上述权是不同的，为了便于计算将权设置均等)，那么f(c_n)数值化则是

则实际上(949，583.7)可以用来数值化表示高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系，也实际上表示了高温高压环境对电磁阀的控制影响。所以f(c_n)具有表征高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系改变量的能力，所以实施中实际上将f(c_n)与理想化的控制关系函数g(z_n)＝xq卷积获得一种实际的控制关系结果。这个结果也是所述的“将误差的动态数学模型转换为一个对单片机运算影响的函数，并定义为结果函数”求解一个对单片机运算影响的补偿函数，使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数，所求解的补偿函数即误差的补偿数学模型，具体是，对单片机运算影响的函数，即结果函数，也即所述的

或者是，以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系；求解一个对单片机运算影响的补偿函数即计算g(y_n)＝xq，其中的y_n＝(w₁,w₂,…,w_n),其中的w_n即单片机内程序控制配置变量的加权系数，设一个标准的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)m_n是标准的正常温度正常压力环境中的单片机内程序控制变量，则使得y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)满足m₁/w₁＝x_1效果且m₂/w₂＝x_2效果且…且m_n/w_n＝x_n效果，其中的x_n效果是x_n在初次卷积后对应的效果量，即指使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数。其中的求解一个对单片机运算影响的补偿函数实质是寻找当电磁阀在高温高压环境中受到影响后的弥补手段，通过寻找的弥补手段再次施加到控制单片机中就可以使得单片机的控制重新回到理想化的状态，对该过程的理解也可以通过实例示意：

比如说，单片机内程序控制配置变量的理想化状态是，一个标准的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)m_n是标准的正常温度正常压力环境中的单片机内程序控制变量，假设m₁,m₂,…,m_n具体是50个变量，即m₁,m₂,…,m_50，并且分别是：

在受到高温高压环境影响后，通过结果函数(即前述卷积获得的结果)，一个标准的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)相当于发生了变化(实际上t_n没有变化)，且变化后的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)，实质就是x_1效果，x_2效果，x_3效果，x_n效果：

通过表格我们发现仅仅m₄₀和m₅₀发生了变化，分别是m₄₀由12变成了15，m₅₀由12变成了10，所以“求解一个对单片机运算影响的补偿函数即计算g(y_n)＝xq，其中的y_n＝(w₁,w₂,…,w_n),其中的w_n即单片机内程序控制配置变量的加权系数”实质是求解一组w₁,w₂,…,w_n使得满足m₁/w₁＝x_1效果且m₂/w₂＝x_2效果且…且m_n/w_n＝x_n效果，即w₁,w₂,…,w_n具体是，

参数	参数数值	参数	参数数值
				w1-w39	1	W41-w49	1
W40	0.8	W50	1.2

然后，补偿配置模块根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，具体是，将y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)转换为新的用以配置单片机程序的配置变量，并将配置变量转换为配置单片机电路的新参数数据。新参数数据配置到单片机后将会使得单片机在高温高压环境下的工作仍然是理性化的状态，即具体是向线圈发送的控制命令能精准调整线圈的磁场，精准控制电磁阀阀头的调整。所以，综合来看，上位机在前述基础上配置电磁阀在高温高压环境下其电路工作和机械部件工作中的误差动态数学模型，针对误差的动态数学模型建立对应的误差的补偿数学模型，并且根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，以这种智能的配置完善单片机的程序，通过如此设计实现电磁阀在高温高压环境中工作的零误差控制，也即向线圈发送的控制命令能精准调整线圈的磁场，精准控制电磁阀阀头的调整。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种高温高压环境电磁阀，包括控制腔、第一阀管、第二阀管，所述的第一阀管和第二阀管之间通过导通孔连通，所述的控制腔内设置固定铁芯以及套设在固定铁芯外部的线圈，所述的固定铁芯的一侧设置可上下滑动的活动铁芯,活动铁芯的上端插入到控制腔内部，活动铁芯的下端插入到第一阀管和第二阀管中部的管道内，并且活动铁芯底端设置用于开启或闭合导通孔的阀头，阀头与管道内壁之间的活动铁芯部分套设有弹簧，其特征是：所述的控制腔外壁一侧设置电控盒，所述的电控盒内固定电源接口和电路板，所述的电路板分别与线圈、电源接口电性连接；所述的电路板上设置电磁阀控制电路，所述的电磁阀控制电路分别与线圈、电源接口电性连接，具体是，所述的电磁阀控制电路包括用于控制线圈导通的主控芯片电路，还包括用于提供线圈导通电源的电力电路，所述的主控芯片电路与电力电路电性连接，所述的电力电路与电源接口、线圈分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：所述的主控芯片电路包括控制单片机电路、上位机通信电路、存储电路，所述的控制单片机电路分别与上位机通信电路、存储电路电性连接，上位机通信电路配置为至少连接一个上位机，所述的上位机用于配置控制单片机电路的参数。

3.根据权利要求2所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：所述的控制单片机电路采用stm32单片机，控制单片机电路与上位机通信电路电性连接具体是，单片机的vbat、vdd_1、vdd_2、vdd_3、vdd_4、vdd_5脚接+3.3V电源，单片机的的vss_1、vss_2、vss_3、vss_4、vss_5脚接地，上位机通信电路采用以太网控制芯片，以太网控制芯片连接单片机的pa5、pa6、pa7、pc5、pc4、pb0脚，以太网控制芯片与单片机通过串行外设接口通信，pb0脚为中断输出引脚并用于控制传输。

4.根据权利要求2所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：所述的单片机电路采用stm32单片机，单片机电路与存储电路电性连接具体是，单片机的vbat、vdd_1、vdd_2、vdd_3、vdd_4、vdd_5脚接+3.3V电源，单片机的的vss_1、vss_2、vss_3、vss_4、vss_5脚接地，所述的存储电路采用flash芯片电路，flash芯片电路连接单片机的pb12、pb13、pb14、pb15脚，flash芯片电路与单片机通过串行外设接口通信。

5.根据权利要求2所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：所述的上位机包括相连接的接收模块、误差动态模拟模块、误差动态补偿模块、补偿配置模块、发送模块，所述的接收模块用于接收上位机通信电路发送的初始参数，所述的误差动态模拟模块用于输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，所述的误差动态补偿模块用于根据误差的动态数学模型生成误差的补偿数学模型，所述的补偿配置模块用于根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，所述的发送模块用于将单片机电路的新参数数据发送给上位机通信电路并且由上位机通信电路交付给单片机电路以完成参数补偿。

6.根据权利要求5所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：所述的输入电磁阀的高温高压环境参数并且对上位机通信电路发送的初始参数进行误差动态模拟获取误差的动态数学模型，具体是指首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型。

7.根据权利要求1所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：首先构建高温高压环境参数对单片机运算影响的函数，然后依据上位机通信电路发送的初始参数构建单片机原始运算参数函数，通过将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算获取的结果即误差的动态数学模型，具体是：

获取高温高压环境参数的原始数据：

h＝{(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)}，其中的a_n表示高温高压对电路影响参数，b_n表示高温高压对机械部件影响参数，将h建立一个到高温高压环境参数总参量c_n的映射，使得每一个h都仅有一个c_n与之对应，建立f(c_n)＝xq1，每一个xq1是表示“每一个高温高压环境参数总参量c_n对单片机所控制线圈的控制关系”的改变量，f(c_n)＝xq1即高温高压环境参数对单片机运算影响的函数；

获取初始参数：

z_n＝(x₁,x₂,…,x_n),x_n是对单片机内程序控制配置的初始变量，建立函数g(z_n)＝xq,xq是z_n对应的每一组x₁,x₂,…,x_n对单片机所控制线圈的控制关系，g(z_n)即原始运算参数函数；

将高温高压环境参数对单片机运算影响的函数、单片机原始运算参数函数做卷积运算即将g(z_n)与f(c_n)均转换为普通的定义在实数定义域上的函数f(x)与g(x)，并且计算，

其中的v表示定义域任一变量，dv表示v的变化量，所述的

即误差的动态数学模型；或者，直接建立g(z_n)与f(c_n)的数据模型，将g(z_n)与f(c_n)的卷积表示为以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系，该函数关系也即误差的动态数学模型。

8.根据权利要求7所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：将误差的动态数学模型转换为一个对单片机运算影响的函数，并定义为结果函数，求解一个对单片机运算影响的补偿函数，使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数，所求解的补偿函数即误差的补偿数学模型，具体是，

对单片机运算影响的函数，即结果函数，也即所述的

或者是，以z_n且c_n为共同自变量，以“单片机所控制线圈的控制关系”为因变量的函数关系；求解一个对单片机运算影响的补偿函数即计算g(y_n)＝xq，其中的y_n＝(w₁,w₂,…,w_n),其中的w_n即单片机内程序控制配置变量的加权系数，设一个标准的控制关系集合t_n＝(m₁,m₂,…,m_n)m_n是标准的正常温度正常压力环境中的单片机内程序控制变量，则使得y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)满足m₁/w₁＝x_1效果且m₂/w₂＝x_2效果且…且m_n/w_n＝x_n效果，其中的x_n效果是x_n在初次卷积后对应的效果量，即指使得补偿函数与结果函数的卷积成为一个标准的单片机运算参数函数。

9.根据权利要求8所述的高温高压环境电磁阀，其特征是：补偿配置模块根据补偿数学模型生成用于配置单片机电路的新参数数据，具体是，将y_n＝(w₁,w₂,…,w_n)转换为新的用以配置单片机程序的配置变量，并将配置变量转换为配置单片机电路的新参数数据。

Images