CN207975069U - 一种电液比例方向阀性能在线校正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电液比例方向阀性能在线校正装置，属于工程机械控制技术领域。该装置包括外部控制信号、目标解析电路、控制器、阀芯位移传感器、温度传感器、电流放大电路、震颤信号叠加电路。通过阀芯的实时位移与外部控制信号对应的目标位移相比较，控制产生相应的驱动信号，以减小滞环，提高相应速度；同时，又通过检测液压油的温度，控制器调整叠加在驱动信号上的震颤信号频率，以减小阀的死区，提高阀的动态性能。

Description

一种电液比例方向阀性能在线校正装置

技术领域

本实用新型涉及一种液压阀校正装置，具体是一种电液比例方向阀性能在线校正装置，属于工程机械控制技术领域。

背景技术

电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。与手动调节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能够提高液压系统参数的控制水平。用比例电磁铁取代电磁换向阀中的普通电磁铁，便构成了直动型比例方向阀。由于使用了比例电磁铁，阀芯不仅可以换位，而且换位的行程可以连续地或按比例地变化，因而连通油口间的通流面积也可以连续地或按比例地变化，所以比例方向阀不仅能够控制执行元件的运动方向，而且能控制其速度。但随时间或外界环境的变化，比例阀的性能会变差，主要体现在滞环、死区两个方面。分析其产生的主要原因是：1)由于阀芯在运动过程中，阀芯与阀体间摩擦力方向的变化，使得作用在阀芯上的合力也发生变化，从而导致当输入信号增加到最大值后再下降到最小值，对于相同的输入信号，阀的输出(压力或流量)将有差别，从而产生滞环；2)由于液压油在不同温度下粘度会发生变化，从而影响阀的动态性能，死区变大，体现出来的效果就是不灵敏。

现有最接近的技术方案是实用新型专利：普通比例压力溢流阀滞环消除控制器(申请号： 200920178208.7)。针对比例压力阀，其技术方案是：在比例压力阀后的管路上安装压力传感器，通过检测压力实际值与设定目标值的偏差，经过PID控制器，调节驱动电流的大小，从而实现滞环改善的目的。该方案的优点是减小了比例阀的滞环，缺点是：1)由于是采用间接的压力反馈来体现阀的状态，从阀芯位置改变到阀后压力变化有较大的延时，降低了阀的动态性能；2)没有考虑不同温度下，液压油粘度变化因素对阀的动态性能影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种电液比例方向阀性能在线校正装置。该装置能减小电液比例方向阀滞环的同时减小死区，提高了阀的动态性能，避免了最接近的技术方案中为减小滞环而降低了阀的动态性能的缺点。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：包括外部控制信号、目标解析电路、控制器、阀芯位移传感器、温度传感器、电流放大电路、震颤信号叠加电路；所述的外部控制信号与所述的目标解析电路连接；所述的目标解析电路与所述的控制器连接；所述的阀芯位移传感器与所述的控制器连接；所述的温度传感器与所述的控制器连接；所述的控制器与所述的电流放大电路连接；所述的电流放大电路与震颤信号叠加电路连接；所述的控制器与所述的震颤信号叠加电路连接；所述的震颤信号叠加电路与电磁铁线圈连接；所述的电磁铁线圈为电液比例方向阀线圈。

优选的，所述的阀芯位移传感器型号为LVDT-EK300/3500。

优选的，所述的控制器型号为STM32F051R4。

优选的，所述的温度传感器为直管封装铂电阻PT100。

优选的，所述的电流放大电路输出的是电流型PWM信号。

优选的，所述的震颤信号叠加电路发生的震颤信号为正弦波。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型为一种电液比例方向阀性能在线校正装置，外部控制信号经过目标解析电路，目标解析电路中存储有电液比例方向的样本标定曲线，故目标解析电路将该输入下阀芯的目标位移输入控制器，同时又通过阀芯位置传感器直接检测出阀芯的实时位置，作为控制器的状态反馈输入，与目标位移相比较，作用于控制器产生相应输出作为驱动信号，输入电流放大电路，经放大后的驱动信号作用于比例阀电磁铁线圈，实现阀芯位移偏差的快速消除，减小滞环的同时，由于没有建压过程，使用直接快速的位移反馈，提高了阀的相应速度。另一方面，通过温度传感器检测实时油温输入控制器，控制器根据不同的油温，调整震颤信号叠加电路叠加不同频率的正弦波于经放大后的驱动信号之上，再作用于比例阀电磁铁线圈，让阀芯根据温度的变化处于不同频率的震颤状态，以适应不同的液压油粘度状况，从而减小了死区，提高了阀的动态性能。

附图说明

附图1为本实用新型的结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：包括外部控制信号、目标解析电路、控制器、阀芯位移传感器、温度传感器、电流放大电路、震颤信号叠加电路；所述的外部控制信号与所述的目标解析电路连接；所述的目标解析电路与所述的控制器连接；所述的阀芯位移传感器与所述的控制器连接；所述的温度传感器与所述的控制器连接；所述的控制器与所述的电流放大电路连接；所述的电流放大电路与震颤信号叠加电路连接；所述的控制器与所述的震颤信号叠加电路连接；所述的震颤信号叠加电路与所述的电磁铁线圈连接；所述的电磁铁线圈为电液比例方向阀线圈。所述的阀芯位移传感器型号为LVDT-EK300/3500。所述的控制器型号为STM32F051R4。所述的温度传感器为直管封装铂电阻PT100。所述的电流放大电路输出的是电流型PWM信号。所述的震颤信号叠加电路发生的震颤信号为正弦波。

本实用新型的工作过程为：本实用新型为一种电液比例方向阀性能在线校正装置，外部控制信号经过目标解析电路，目标解析电路中存储有电液比例方向的样本标定曲线，故目标解析电路将该输入下阀芯的目标位移输入控制器，同时又通过阀芯位置传感器直接检测出阀芯的实时位置，作为控制器的状态反馈输入，与目标位移相比较，作用于控制器产生相应输出作为驱动信号，输入电流放大电路，经放大后的驱动信号作用于比例阀电磁铁线圈，实现阀芯位移偏差的快速消除，减小滞环的同时，由于没有建压过程，使用直接快速的位移反馈，提高了阀的相应速度。另一方面，通过温度传感器检测实时油温输入控制器，控制器根据不同的油温，调整震颤信号叠加电路叠加不同频率的正弦波于经放大后的驱动信号之上，再作用于比例阀电磁铁线圈，让阀芯根据温度的变化处于不同频率的震颤状态，以适应不同的液压油粘度状况，从而减小了死区，提高了阀的动态性能。

实施例一：

某电液比例方向阀后连接一液压马达，由于长时间使用，机械上的磨损，使滞环和死区变大，外部控制信号直接作用于比例阀电磁铁时，表现出来的现象是：1)同样大小的外部控制信号作用下，马达往不同方向旋转时速度不一样；2)使阀芯由静止状态进入运动状态所需的外部控制信号明显变大。

本实用新型所述的装置，在外部控制信号输入后，目标解析电路根据样本标定曲线，即信号大小和阀芯位移的关系，将该输入下阀芯的目标位移输入控制器，同时又通过阀芯位置传感器直接检测出阀芯的实时位置，作为控制器的状态反馈输入，与目标位移相比较，作用于控制器产生相应输出作为驱动信号，输入电流放大电路，经放大后的驱动信号作用于比例阀电磁铁线圈，实现阀芯位移偏差的快速消除，减小滞环的同时，由于没有建压过程，使用用直接快速的位移反馈，提高了阀的相应速度，使同样大小的外部控制信号作用下，马达往不同方向旋转时速度基本一致，阀芯由静止状态进入运动状态所需的外部控制信号明显减小。

另一方面，随着工作时间的持续或外界温度的变化，液压油的温度也会有所变化，不同温度下液压油的粘度也会发生改变，通过温度传感器检测实时油温输入控制器，控制器根据不同的油温，调整震颤信号叠加电路叠加不同频率的正弦波于经放大后的驱动信号之上，再作用于比例阀电磁铁线圈，让阀芯根据温度的变化处于不同频率的震颤状态，以适应不同的液压油粘度状况，从而减小了死区，进一步使阀芯由静止状态进入运动状态所需的外部控制信号明显减小，提高阀的相应速度，即动态性能。

Claims (6)

1.一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：包括外部控制信号、目标解析电路、控制器、阀芯位移传感器、温度传感器、电流放大电路、震颤信号叠加电路；所述的外部控制信号与所述的目标解析电路连接；所述的目标解析电路与所述的控制器连接；所述的阀芯位移传感器与所述的控制器连接；所述的温度传感器与所述的控制器连接；所述的控制器与所述的电流放大电路连接；所述的电流放大电路与震颤信号叠加电路连接；所述的控制器与所述的震颤信号叠加电路连接；所述的震颤信号叠加电路与电磁铁线圈连接；所述的电磁铁线圈为电液比例方向阀线圈。

2.根据权利要求1所述的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：所述的阀芯位移传感器型号为LVDT-EK300/3500。

3.根据权利要求1所述的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：所述的控制器型号为STM32F051R4。

4.根据权利要求1所述的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：所述的温度传感器为直管封装铂电阻PT100。

5.根据权利要求1所述的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：所述的电流放大电路输出的是电流型PWM信号。

6.根据权利要求1所述的一种电液比例方向阀性能在线校正装置，其特征在于：所述的震颤信号叠加电路发生的震颤信号为正弦波。