CN114370521B - 一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法及其系统 - Google Patents

一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法及其系统，电比例溢流阀滞环补偿控制方法包括：对输入信号进行线性化处理；对输出信号进行线性化处理；计算当前第二参数差ΔO；判断闭环控制方式。上述电比例溢流阀滞环补偿控制方法，根据第二参数差|ΔO|与预设偏差K1、K2关系选择控制方式，当|ΔO|≥K1时，使得比例阀输出的第二参数Oy变化能快速跟随控制器输出的电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1；当K2<|ΔO|<K1时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将第二参数差减小到小于等于K2。

Description

一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及液压控制技术领域，特别涉及一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法。还涉及一种电比例溢流阀滞环补偿控制系统。
背景技术
比例阀广泛应用于各类机械设备，利用电气输入信号，按比例对液压系统的压力、流量等参数实现远程控制。
比例阀在液压系统控制方式有开环控制，采用压力或流量作为反馈的闭环控制。与普通阀相比，比例阀的使用能提高液压系统控制精度。但对比例阀进行控制时，存在比例阀的开度控制变化速度与输出目标变化速度不一致情况。另外，比例阀内部的电磁铁在工作过程中，其材料具有磁滞特性，且阀的运动组件与阀腔的相对运动存在摩擦力，会导致比例阀的稳态特性呈现滞环现象，即比例阀控制过程中，同一电气输入信号，在增长调节与减小调节时，比例阀输出存在差异。目前的解决方式一般为提高相关液压组件的加工精度和组装要求，并对比例阀输出目标(如压力、流量等)、阀芯位置进行闭环控制，存在精度有限、算法复杂以及不易操作等问题。
因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的电比例溢流阀滞环补偿控制方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法，根据第二参数差|ΔO|与预设偏差K1、K2关系选择控制方式，当|ΔO|≥K1时，使得比例阀输出的第二参数Oy变化能快速跟随控制器输出的电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1；当K2＜|ΔO|＜K1时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将第二参数差减小到小于等于K2。本发明的另一目的是提供一种电比例溢流阀滞环补偿控制系统。
为实现上述目的，本发明提供一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法，包括：
对输入信号进行线性化处理：确定输入的第一参数Nx及其变化范围(Nmin，Nmax)，确定所述Nx与期望的第二参数Ox之间的线性关系；
对输出信号进行线性化处理：确定电流Iy及其变化范围(Imin，Imax)，确定所述Iy与输出的第二参数Oy之间的线性关系；
计算当前的第二参数差ΔO：获取当前的第二参数O1，ΔO＝O1-Ox；
判断闭环控制方式：根据|ΔO|与第一预设偏差K1和第一预设偏差K2的关系选择控制方式，K1＞K2；|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正；K2＜|ΔO|＜K1时，进行精细补偿修正；|ΔO|≤K2时，停止补偿修正。
优选地，所述第一参数N为电阻R或电压U或电流I。
优选地，所述第二参数O为压力P或流量Q。
优选地，所述第一参数N为电阻R，所述第二参数O为压力P。
优选地，所述对输入信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定所述Ox及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定所述Nx与所述Ox之间的线性关系。
优选地，所述对输出信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定所述Oy及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定所述Iy与所述Oy之间的线性关系。
优选地，所述判断闭环控制方式的步骤，还包括：
根据所述得到ΔI与ΔO的变化关系：
优选地，所述|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正的步骤，具体包括：
控制电流做PID闭环控制，使所述Oy快速逼近所述Ox，对滞环进行快速补偿。
优选地，所述K2＜|ΔO|＜K1时，进行精细补偿修正的步骤，具体包括：
调节颤震，减小机械摩擦、间隙的影响，将颤震电流叠加至输出电流，使所述Oy进一步逼近所述Ox，对滞环进行精细补偿。
本发明还提供一种电比例溢流阀滞环补偿控制系统，适用于上述电比例溢流阀滞环补偿控制方法，包括依次连接的电位器、控制器、比例阀和传感器，所述传感器接入所述控制器，所述控制器具有换算模块、控制算法模块以及电流换算模块。
相对于上述背景技术，本发明所提供的电比例溢流阀滞环补偿控制方法包括以下四步：对输入信号进行线性化处理，对输出信号进行线性化处理，计算当前的第二参数差ΔO，判断闭环控制方式。
上述电比例溢流阀滞环补偿控制方法，根据第二参数差|ΔO|与预设偏差K1、K2关系选择控制方式，当|ΔO|≥K1时，使得比例阀输出的第二参数Oy变化能快速跟随控制器输出的电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1；当K2＜|ΔO|＜K1时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将第二参数差减小到小于等于K2。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电比例溢流阀滞环补偿控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电比例溢流阀滞环补偿控制方法的一种具体的流程示意图。
其中：
1-电位器、2-控制器、3-比例阀、4-传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的电比例溢流阀滞环补偿控制系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的电比例溢流阀滞环补偿控制方法的一种具体的流程示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，包括以下四步：
对输入信号进行线性化处理：确定输入的第一参数Nx及其变化范围(Nmin，Nmax)，确定Nx与期望的第二参数Ox之间的线性关系；
对输出信号进行线性化处理：确定电流Iy及其变化范围(Imin，Imax)，确定Iy与输出的第二参数Oy之间的线性关系；
计算当前的第二参数差ΔO：获取当前的第二参数O1，ΔO＝O1-Ox；
判断闭环控制方式：根据|ΔO|与第一预设偏差K1和第一预设偏差K2的关系选择控制方式，K1＞K2；|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正；K2＜|ΔO|＜K1时，进行精细补偿修正；|ΔO|≤K2时，停止补偿修正。
在本实施例中，该电比例溢流阀滞环补偿控制方法适用于比例阀3的控制；此时包括依次连接的电位器1、控制器2、比例阀3和传感器4，系统采用比例阀3做闭环控制。
需要注意的是，上述第一参数N可以是对应于输入控制器2的电位器1的电阻R、电压U或电流I，同应属于本实施例的说明范围；上述第二参数O可以是对应于检测比例阀3输出的传感器4的压力P或流量Q，同应属于本实施例的说明范围。
当传感器4检测的第二参数为压力时，传感器4应选用压力传感器；当传感器4检测的第二参数为流量时，传感器4应选用流量传感器。
示例性的，下述说明以第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P进行说明。
进一步的，搭建完成上述系统后，然后，确定期望压力值，通过确定输入的最大值、最小值与输出期望目标的最大值、最小值，并进行线性化处理。其次，计算压差，采集比例阀3输出压力并与期望压力比较，得压差ΔP，将压差转换为控制电流差ΔI。最后，比例阀3输出控制，确定压差ΔP与第一预设压差值也即快速调节预设压差值K1、第二预设压差值也即精细调节预设压差值K2关系(K1＞K2)，选择控制方式。当|ΔP|≥K1时，使得比例阀3输出压力Py变化能快速跟随控制器2输出的电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1；当K2＜|ΔP|＜K1时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将压差减小到小于等于K2。
进一步的，对输入信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定Ox及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定Nx与Ox之间的线性关系。
示例性的，以第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P进行说明：
设定Px及其变化范围(Pmin，Pmax)；
根据确定Rx与Px之间的线性关系。
在本实施例中，输入信号线性化处理。确定电位器1的电阻变化范围为Rmin欧至Rmax欧，确定系统压力范围Pmin帕至Pmax帕。根据公式(1)可以确定当前输入Rx和期望压力Px之间的线性关系。
进一步的，对输出信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定Oy及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定Iy与Oy之间的线性关系。
示例性的，以第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P进行说明：
设定Py及其变化范围(Pmin，Pmax)；
根据确定Iy与Py之间的线性关系。
在本实施例中，输出信号的线性化处理。控制器2输出为电流信号，电流控制比例阀3的开度，进而控制比例阀3出口压力Py。确定的比例阀3控制电流范围Imin毫安至Imax毫安，对应系统压力范围为Pmin帕至Pmax帕。
进一步的，判断闭环控制方式的步骤，还包括：
根据得到ΔI与ΔO的变化关系：/>
示例性的，以第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P进行说明：
根据得到ΔI与ΔP的变化关系：/>
在此基础上，|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正的步骤，具体包括：
控制电流做PID闭环控制，使Oy快速逼近Ox，对滞环进行快速补偿。
K2＜|ΔO|＜K1时，进行精细补偿修正的步骤，具体包括：
调节颤震，减小机械摩擦、间隙的影响，将颤震电流叠加至输出电流，使Oy进一步逼近Ox，对滞环进行精细补偿。
示例性的，以第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P进行说明：
在本实施例中，预设偏差为预设压力偏差；根据压差|ΔP|与预设压力偏差K1，K2关系选择控制方式，其中K1＞K2，且根据公式(2)得到ΔI与ΔP变化关系如公式(3)：
对于第一种情况：|ΔP|≥K1时，进行快速补偿修正。
在本实施例中，对控制器2控制电流做PID闭环控制。使得比例阀3出口压力Py快速逼近期望压力Px，对滞环进行快速补偿。
对于第二种情况：K2＜|ΔP|＜K1时，进行精细补偿修正。
在本实施例中，调节颤震，减小比例阀3间的机械摩擦、间隙等对系统的影响。将颤震电流叠加到控制器2控制输出电流上，使得比例阀3出口压力Py进一步逼近期望压力Px，对滞环进行精细补偿。
对于第三种情况：|ΔP|≤K2时，控制器2停止对比例阀3做滞环补偿。
需要注意的是，采取本技术方案可获得的有益效果：
(1)将装置的输入信号Rx与比例阀3输出压力Py进行线性对应处理，使用经济可靠的压力传感器，对简单易采集的压力作为控制目标，经算法变换，换算电流反馈，对系统做电流闭环控制。
(2)根据压差|ΔP|与预设压力偏差K1，K2关系选择控制方式，当压差大于K1时，使得比例阀3输出压力Py变化能快速跟随控制器2输出为电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1，当压差大于K2时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将压差减小到小于等于K2。
本发明还提供一种电比例溢流阀滞环补偿控制系统，适用于上述电比例溢流阀滞环补偿控制方法，应具有电比例溢流阀滞环补偿控制方法的全部有益效果，这里不再一一赘述。
具体而言，系统包括依次连接的电位器1、控制器2、比例阀3和传感器4，传感器4接入控制器2，控制器2具有换算模块、控制算法模块以及电流换算模块。
示例性的，当第一参数N为电阻R、第二参数O为压力P时，传感器4为压力传感器，换算模块为电阻压力换算模块，电流换算模块为压力电流换算模块。
在本实施例中，电位器1信号接入控制器2，传感器4采集当前液压系统压力P1，接入控制器2。控制器2根据算法，输出电流，控制比例阀3，控制液压系统压力。
需要注意的是，采取本技术方案可获得的有益效果：
(1)本方案装置简单，算法简明，使用经济可靠的元件，根据压差|ΔP|与预设压力偏差K1，K2关系选择控制方式，当压差大于K1时，使得比例阀3输出压力Py变化能快速跟随控制器2输出为电流信号变化，将控制输出误差减小到小于等于K1，当压差大于K2时，通过调节颤震对滞环进一步精细控制，将压差减小到小于等于K2，可以快速弥补滞环对液压系统的影响。
(2)根据方案算法，不需试验装置标定颤震信息，对颤震设置可采用经验设置或颤震反馈。系统将通过算法弥补因颤震经验设置不当引起的滞环变化。
(3)阀由于阀芯在多次运行会出现磨损，将加大滞环影响，根据方案算法，将消除其产生的液压系统的滞环影响，液压系统能快速实现压力变化调整。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的电比例溢流阀滞环补偿控制方法及其系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，包括：
对输入信号进行线性化处理：确定输入的第一参数Nx及其变化范围(Nmin，Nmax)，确定所述Nx与期望的第二参数Ox之间的线性关系；
对输出信号进行线性化处理：确定电流Iy及其变化范围(Imin，Imax)，确定所述Iy与输出的第二参数Oy之间的线性关系；
计算当前的第二参数差ΔO：获取当前的第二参数O1，ΔO＝O1-Ox；
判断闭环控制方式：根据|ΔO|与第一预设偏差K1和第一预设偏差K2的关系选择控制方式，K1>K2；|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正；K2<|ΔO|<K1时，进行精细补偿修正；|ΔO|≤K2时，停止补偿修正；
所述对输入信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定所述Ox及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定所述Nx与所述Ox之间的线性关系；
所述对输出信号进行线性化处理的步骤，还包括：
设定所述Oy及其变化范围(Omin，Omax)；
根据确定所述Iy与所述Oy之间的线性关系。
2.根据权利要求1所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述第一参数N为电阻R或电压U或电流I。
3.根据权利要求2所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述第二参数O为压力P或流量Q。
4.根据权利要求3所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述第一参数N为电阻R，所述第二参数O为压力P。
5.根据权利要求1所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述判断闭环控制方式的步骤，还包括：
根据所述得到ΔI与ΔO的变化关系：/>
6.根据权利要求1至4任一项所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述|ΔO|≥K1时，进行快速补偿修正的步骤，具体包括：
控制电流做PID闭环控制，使所述Oy快速逼近所述Ox，对滞环进行快速补偿。
7.根据权利要求1至4任一项所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，所述K2<|ΔO|<K1时，进行精细补偿修正的步骤，具体包括：
调节颤震，减小机械摩擦、间隙的影响，将颤震电流叠加至输出电流，使所述Oy进一步逼近所述Ox，对滞环进行精细补偿。
8.一种电比例溢流阀滞环补偿控制系统，适用于如权利要求1至4任一项所述的电比例溢流阀滞环补偿控制方法，其特征在于，包括依次连接的电位器(1)、控制器(2)、比例阀(3)和传感器(4)，所述传感器(4)接入所述控制器(2)，所述控制器(2)具有换算模块、控制算法模块以及电流换算模块。
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