CN114384795B - 一种比例电磁阀电流震颤控制方法 - Google Patents

一种比例电磁阀电流震颤控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种比例电磁阀电流震颤控制方法，方法如下：对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要对施加震颤后的设定电流进行调节即可实现；对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的震颤电流。本发明通过对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要简单的对施加震颤后的设定电流进行调节即可灵活实现，且对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的震颤电流，不需要对输出电流进行在一个周期内求取平均，减少了PID控制的周期，提高了响应性。

Description

一种比例电磁阀电流震颤控制方法
技术领域
本发明涉及比例电磁阀控制技术领域，具体而言，涉及一种比例电磁阀电流震颤控制方法。
背景技术
脉宽调制(PWM)技术依靠改变脉冲宽度形成不同的驱动电流，具有效率高、接口简单和抗干扰等优点，广泛应用于比例电磁阀、伺服阀、变量泵和变量马达等比例电磁线圈的驱动。比例电磁铁的阀芯在运动过程中存“粘滞”效应，增大了滞后，降低了响应速度和灵敏度。为此，常给阀芯施加一个小幅振动信号，使其始终处于运动状态，将静摩擦转换为动摩擦，从而改善其响应速度和响应灵敏度，减小滞后。这一小幅振动称之为“震颤”。
在震颤控制的过程中，震颤电流的响应速度、响应灵敏度是非常重要的参数。但在目前主流的震颤控制中，常将震颤施加到PWM输出的占空比上且通过对一个震颤周期内的震颤电流进行平均来求取平均电流，这一策略增加了电流控制的计算时间，延长了震颤电流的响应速度。
现有技术中采用对PWM占空比施加震颤，通过对一个震颤周期内的震颤电流进行平均来求取平均电流，这一策略增加了电流控制的计算时间，延长了震颤电流的响应速度。由于震颤电流与占空比并不是严格的线性关系，这一策略很难对输出的震颤电流幅值与周期进行灵活准确的调节。
由此可见，现有技术需要进一步改进。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点，提供了一种比例电磁阀电流震颤控制方法，解决了上述技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种比例电磁阀电流震颤控制方法，其特征在于：方法如下：对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要对施加震颤后的设定电流进行调节即可实现；对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的设定电流。
本发明中还提供了一种比例电磁阀电流震颤控制的具体方法，其特征在于：
步骤如下：
S1、给出一个设定电流iSet，随后对设定电流iSet施加震颤使其正弦变化，通过调节正弦的幅值与周期即可对震颤电流的幅值与周期进行调节；
S2、将设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值求差；
S3、对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节；PID模块进行PID调节；PID调节依照二者的偏差进行调节，并输出一个调节后的占空比，通过输出的占空比在比例电磁阀上形成一个电流；
S4、采用电流采样模块对S3中形成的电流进行回采，并将回采的电流与设定电流值再次求取偏差，然后开始PID调节，直至偏差为0。
进一步优化的技术方案，PID模块的PID调节包括电流因子计算与占空比计算两部分；电流因子计算的主要逻辑为:先计算设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值的偏差，然后依据此偏差作为积分模块的输入，进行积分调节输出电流因子；
占空比计算的主要逻辑为：依据公式：
(负载电阻*设定电流)/UBAT
预测占空比的大小，并将此预测值作为微分调节的输入进行微分调节，最后通过公式
(预测占空比+微分输出)*电流因子
获得PID模块输出的占空比。
进一步优化的技术方案，电流采样模块的工作过程：在一个震颤周期内，电流整体以正弦变化的同时，每一个PWM周期电流同样会进行小幅震荡；在PWM波高电平的中间位置，每个PWM周期进行一次采样，以此作为输入与施加震颤后的设定电流iSet求取偏差，作为PID控制的输入。
由于采用了上述技术，与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明通过对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要简单的对施加震颤后的设定电流进行调节即可灵活实现，且对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的设定电流，不需要对输出电流进行在一个周期内求取平均，减少了PID控制的周期，提高了响应性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工作原理框图；
图2为本发明中积分调节输出电流因子的示意图。
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。
如图1所示，一种比例电磁阀电流震颤控制方法，步骤如下：
S1、给出一个设定电流iSet，随后对设定电流iSet施加震颤使其正弦变化，通过调节正弦的幅值与周期即可对震颤电流的幅值与周期进行调节。施加震颤的过程是对设定电流iSet叠加一个正弦信号，并使其按照正弦规律变化。
S2、将设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值求差。
S3、对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节；PID模块进行PID调节；PID调节依照二者的偏差进行调节，并输出一个调节后的占空比，通过输出的占空比在比例电磁阀上形成一个电流。
PID模块的PID调节包括电流因子计算与占空比计算两部分；电流因子计算的主要逻辑为:先计算设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值的偏差，然后依据此偏差作为积分模块的输入，进行积分调节输出电流因子。积分是函数f(x)在区间[a,b]上的积分和的极限。直观地说，对于一个给定的正实值函数f(x),f(x)在一个实数区间[a,b]上的积分可以理解为在XOY坐标平面上,由曲线(x,f(x)),直线x＝a,x＝b以及x轴围成的曲边梯形的面积值，如图2所示。
占空比计算的主要逻辑为：依据公式：
(负载电阻*设定电流)/UBAT
预测占空比的大小，并将此预测值作为微分调节的输入进行微分调节，最后通过公式
(预测占空比+微分输出)*电流因子
获得PID模块输出的占空比。
S4、采用电流采样模块对S3中形成的电流进行回采，并将回采的电流与设定电流值再次求取偏差，然后开始PID调节，直至偏差为0。电流采样模块包括电连接比例电磁阀采样电阻，采样电阻通过电路和放大器连接电源。
电流采样模块的工作过程：在一个震颤周期内，电流整体以正弦变化的同时，每一个PWM周期电流同样会进行小幅震荡；在PWM波高电平的中间位置，每个PWM周期进行一次采样，以此作为输入与施加震颤后的设定电流iSet求取偏差，作为PID控制的输入。
本发明通过对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要简单的对施加震颤后的设定电流进行调节即可灵活实现，且对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的设定电流，不需要对输出电流进行在一个周期内求取平均，减少了PID控制的周期，提高了响应性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种比例电磁阀电流震颤控制方法，其特征在于：
方法如下：对设定电流施加震颤，对于震颤电流幅值与周期的调节只需要对施加震颤后的设定电流进行调节即可实现；对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节，最终输出电流的平均电流即为施加震颤前的震颤电流；
步骤如下：
S1、给出一个设定电流iSet，随后对设定电流iSet施加震颤使其正弦变化，通过调节正弦的幅值与周期即可对震颤电流的幅值与周期进行调节；
S2、将设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值求差；
S3、对施加震颤后的设定电流进行实时的PID调节；PID模块进行PID调节；PID调节依照二者的偏差进行调节，并输出一个调节后的占空比，通过输出的占空比在比例电磁阀上形成一个电流；
S4、采用电流采样模块对S3中形成的电流进行回采，并将回采的电流与设定电流值再次求取偏差，然后开始PID调节，直至偏差为0；
PID模块的PID调节包括电流因子计算与占空比计算两部分；电流因子计算的主要逻辑为:先计算设定电流iSet的设定值与采集电流iAct的采集值的偏差，然后依据此偏差作为积分模块的输入，进行积分调节输出电流因子；
占空比计算的主要逻辑为：依据公式：
(负载电阻*设定电流)/UBAT
预测占空比的大小，并将此预测值作为微分调节的输入进行微分调节，最后通过公式
(预测占空比+微分输出)*电流因子
获得PID模块输出的占空比。
2.根据权利要求1所述的一种比例电磁阀电流震颤控制方法，其特征在于：
电流采样模块的工作过程：在一个周期内，电流整体以正弦变化的同时，每一个PWM周期电流同样会进行小幅震荡；在PWM波高电平的中间位置，每个PWM周期进行一次采样，以此作为输入与施加震颤后的设定电流iSet求取偏差，作为PID控制的输入。
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