DE102004010532A1 - Valve control of hydraulic actuators based on electrorheological fluids - Google Patents
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Abstract
Eine Ventilansteuerung von hydraulischen Aktoren, wobei der Aktor mindestens zwei über ein elastisches oder bewegliches Element getrennte Druckmittelräume aufweist und wobei die Druckmittelräume mit vier zu einer Vollbrücke verschalteten Ventile a, b, c, d auf Basis elektrorheologischen/magnetorheologischen Flüssigkeiten verknüpft sind, soll derart weitergebildet werden, dass die Steuerungs- und Regelungsvorgänge mit extrem hoher Dynamik ermöglicht werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ventile unabhängig voneinander ansteuerbar sind, wobei als Stellgröße für die entsprechende Regelung q¶1¶, q¶2¶ sowie q¶q,1¶ und q¶q,2¶ und q¶q,2¶ oder q¶DELTA¶, q¶SIGMA¶ und q¶q,1¶ und q¶q,2¶ oder q¶q,1¶ und q¶q,2¶ herangezogen werden und aus diesen Stellgrößen die Aufteilung der Ventilvolumenströme q¶a¶, q¶b¶, q¶c¶, q¶d¶ und somit die Berechnung der Spannungssignale für die Ansteuerung der Ventile a, b, c, d berechnet werden.A valve control of hydraulic actuators, wherein the actuator has at least two via a flexible or movable element separate pressure medium spaces and wherein the pressure medium spaces are interconnected with four interconnected to a full bridge valves a, b, c, d on the basis of electrorheological / magnetorheological fluids is to be further developed be made possible that the control operations with extremely high dynamics. This is achieved by the fact that the valves can be controlled independently of each other, wherein as a control variable for the corresponding control q¶1¶, q¶2¶ and q¶q, 1¶ and q¶q, 2¶ and q¶q, 2¶ or q¶DELTA¶, q¶SIGMA¶ and q¶q, 1¶ and q¶q, 2¶ or q¶q, 1¶ and q¶q, 2¶ are used and from these manipulated variables the distribution of the valve volume flows q¶ a¶, q¶b¶, q¶c¶, q¶d¶ and thus the calculation of the voltage signals for the control of the valves a, b, c, d are calculated.
Description
In der Pneumatik und Hydraulik werden Ventile in Schalt- und Stetigventile unterteilt. Unter Stetigventilen versteht man Ventile, bei denen die Ausgangsgröße (z.B. Ventilschieberweg, Druck usw.) proportional zum Eingangsignal (z.B. Ansteuerspannung) ist. Die Betätigung kann dabei hand/mechanisch/druck/elektrisch und elektronisch erfolgen. Stetigventile werden auch häufig als Proportional-, Regel- und Servoventile bezeichnet, wobei sich die Unterschiede in der Genauigkeit und dem Einsatz der Ventile begründen.In pneumatics and hydraulics become valves in switching and continuous valves divided. Continuous valves are valves in which the output (e.g. Valve spool travel, pressure, etc.) proportional to the input signal (e.g. Drive voltage) is. The operation can be done hand / mechanical / pressure / electric and electronic. Steady valves are also common referred to as proportional, control and servo valves, where the differences in the accuracy and use of the valves justify.
Weiterhin existieren Ventile auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten die aufgrund ihrer Eigenschaften zur Klasse der Stetigventile zugeordnet werden können.Farther There are valves based on electrorheological / magnetorheological liquids which are assigned to the class of continuous valves because of their characteristics can be.
In der konventionellen Hydraulik erfolgt die Ansteuerung eines doppelt wirkenden Zylinders im Allgemeinen über ein 4/3-Servoventil, wobei die Änderung des Volumenstroms im 4/3-Servoventil durch einen elektromechanischen Wandler erfolgt. Der elektromechanische Wandler (sowie die nachfolgenden hydraulischen Zwischenstufen) stellt im Allgemeinen das die Dynamik des Ventils beschränkende Bauteil dar.In the conventional hydraulic is the control of a double acting cylinder generally via a 4/3 servo valve, the change the volume flow in the 4/3 servo valve done by an electromechanical transducer. The electromechanical Transducer (and the subsequent hydraulic intermediate stages) provides in general, the component limiting the dynamics of the valve represents.
Das System, bestehend aus Servoventil und Zylinder kann hierbei als Eingrößensystem mit der Eingangsgröße iv (Strom durch das Servoventil) bzw. bei vernachlässigbarer Dynamik des Servoventils xv (Position 4/3-Servoventils) und der Ausgangsgröße s (Position des Zylinders) beschrieben werden. Die Volumenströme in die Zylinderkammern q1 und q2 sind dabei nicht unabhängig voneinander als Stellgrößen verwendbar. Daher verliert das mathematische Modell des Zylinders Eigenschaften, die die Anwendbarkeit gewisser Reglerentwurfsverfahren verhindert.The system, consisting of servo valve and cylinder, can be described here as a single-feed system with the input variable i v (current through the servo valve) or with negligible dynamics of the servo valve x v (position 4/3 servo valve) and the output variable s (position of the cylinder) become. The volume flows into the cylinder chambers q 1 and q 2 can not be used independently of each other as manipulated variables. Therefore, the mathematical model of the cylinder loses properties that prevent the applicability of certain controller design techniques.
Aus der Regelungstheorie sind eine Vielzahl von Reglerentwurfsverfahren für nichtlineare Systeme, bekannt. Beispielsweise seien an dieser Stelle der flachheitsbasierte Reglerentwurf (Joachim Rudolph: Beiträge zur flachheitsbasierten Folgeregelung linearer und nichtlinearer Systeme endlicher und unendlicher Dimension, Shaker Verlag, 2003), die exakte Eingangs-Zustandslinearisierung (Alberto Isidori: Nonlinear Control Systems, 3rd edition, Springer Verlag 2001) und der passivitätsbasierte Reglerentwurf (Romeo Ortega et al.: Passivity Based Control of Euler-Lagrange Systems, Springer Verlag London 1998) genannt.Out The control theory are a variety of controller design methods for nonlinear Systems, known. For example, at this point the flatness-based Controller design (Joachim Rudolph: Contributions to the flatness-based Follow-up of linear and nonlinear systems finite and infinite Dimension, Shaker Verlag, 2003), the exact input state linearization (Alberto Isidori: Nonlinear Control Systems, 3rd edition, Springer Verlag 2001) and the passivity-based Controller design (Romeo Ortega et al .: Passivity Based Control of Euler-Lagrange Systems, Springer Verlag London 1998).
Bei der Ansteuerung über ein 4/3-Servoventil stellen sich die Kammerdrücke p1 und p2 im Zylinder so ein, dass im stationären Zustand die durch die Kammerdrücke bedingte Kraft auf den Kolben gleich der Lastkraft ist. Die Absolutwerte der Drücke p1 und p2 selbst können hingegen nicht gezielt beeinflusst werden.When controlled via a 4/3 servo valve, the chamber pressures p 1 and p 2 in the cylinder are adjusted so that in the steady state the force on the piston caused by the chamber pressures is equal to the load force. By contrast, the absolute values of the pressures p 1 and p 2 themselves can not be specifically influenced.
Weiterhin sind Ventile auf Basis von elektrorheologischen und/oder magnetorheologischen Flüssigkeiten bekannt. Elektrorheologische Ventile sind in der Regel aus koaxialen Zylinderelektroden oder aus Anordnungen paralleler Platten aufgebaut, zwischen denen die elektrorheologische Flüssigkeit hindurchströmt. Durch an die Elektroden gelegte elektrische Spannung bzw. durch das dadurch erzeugte elektrische Feld ist die effektive Viskosität der zwischen den Elektroden befindlichen elektrorheologischen Flüssigkeit und somit der Durchflusswiderstand durch den Ventilspalt steuerbar. Hierbei kann, bei anliegender Druckdifferenz, der Volumenstrom durch das Ventil vom vollständigen Öffnen (normalviskose Strömung) bis zum vollständigen Sperren (Festkörper) variiert werden.Farther are valves based on electrorheological and / or magnetorheological liquids known. Electrorheological valves are usually made of coaxial Cylindrical electrodes or constructed of arrangements of parallel plates, between which the electrorheological fluid flows. By electrical voltage applied to the electrodes or thereby generated electric field is the effective viscosity of between the electrorheological fluid located in the electrodes and thus the flow resistance through the valve gap controllable. In this case, with applied pressure difference, the flow through the valve of full opening (normal viscose Flow) until completely locked (Solid) be varied.
Das Wirkprinzip beruht auf der Tatsache, dass die Partikel der elektrorheologischen Flüssigkeit bei Anlegen eines elektrischen Feldes Ketten ausbilden, die die Strömung behindern und somit den Durchflusswiderstand ändern.The Active principle is based on the fact that the particles of the electrorheological liquid form chains upon application of an electric field, which are the flow hinder and thus change the flow resistance.
Im Vergleich zu konventionell steuerbaren Ventilen sind Ventile auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten einfacher aufgebaut, weil sie keine bewegten mechanischen Teile wie Absperrkörper besitzen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass elektrische Signale direkt umgesetzt werden können, so dass mit elektrorheologischen Flüssigkeitsventilen sehr schnelle Schaltzeiten realisiert werden können und somit eine wesentlich höhere Dynamik des Gesamtsystems, beispielsweise bestehend aus Zylinder mit elektrorheologischem Ventil, erzielt wird. Erschwerend für einen nachfolgenden Reglerentwurf ist hierbei allerdings, dass es sich bei dem elektrorheologischen Effekt um ein inhärent nichtlineares Phänomen handelt. Zusätzlich tritt in bestimmten Betriebsbereichen Hysterese auf. Der elektrorheologische Effekt ist beispielsweise in der nachstehend aufgeführten Literatur näher beschrieben:
- 1. Gavin, HP: Annular Poiseuille flow of ER and MR materials, Journal of Rheology, 45,4: 983-994, 2001;
- 2. Parthasarathy M, Klingenberg DJ: Electrorheology: Machanisms and Models, Journal of Materials, Science and Engineering R, reports; 17,2: 57-103, 1995;
- 3. Rajagopal KR, Wineman AS: Flow of electro-rheological materials, Acta Mechanica 91, 57-75, 1992;
- 4. Whittle M, Atkin RJ, Bullough WA: Dynamics of an electrorheological valve, International Journal of modern Physics B, 10, 23:2933-2950, 1996;
- 5. Růžička. M: Electrorheological Fluids: Modeling and Mathematical Theory. Lecture Notes in Mathematics, Springer Verlag, Berlin, 2000.
- 1. Gavin, HP: Annular Poiseuille flow of ER and MR materials, Journal of Rheology, 45, 4: 983-994, 2001;
- 2. Parthasarathy M, Klingenberg DJ: Electrorheology: Machanisms and Models, Journal of Materials, Science and Engineering R, reports; 17,2: 57-103, 1995;
- 3. Rajagopal KR, Wineman AS: Flow of electro-rheological materials, Acta Mechanica 91, 57-75, 1992;
- 4. Whittle M, Atkin RJ, Bullough WA: Dynamics of an electrorheological valve, International Journal of Modern Physics B, 10, 23: 2933-2950, 1996;
- 5. Růžička. M: Electrorheological Fluids: Modeling and Mathematical Theory. Lecture Notes in Mathematics, Springer Verlag, Berlin, 2000.
Bei
einer bekannten Zylinderansteuerung eines Zylinders wird jeder Zylinderkammer
jeweils eine Halbbrückenschaltung
bestehend aus zwei Ventilen auf Basis elektrorheologischer und/oder
magnetorheologischer Flüssigkeiten
zugeordnet: Die vier Ventile sind zu einer Vollbrücke verschaltet,
in deren Querzweig der hydraulische Aktor (Zylinder) liegt. Die
Ansteuerung dieser Ventile erfolgt hierbei derart, dass die vier
Ventile mit einer gemeinsamen mittleren elektrischen Spannung
Der Nachteil dieser Ansteuerung und Aufteilung liegt allerdings darin, dass nicht alle Freiheitsgrade der Vollbrücke verwendet werden, mit der Konsequenz, dass damit beispielsweise eine Kompensation der durch den elektrorheologischen Effekt inhärent auftretenden Nichtlinearitäten der Ventile unmöglich ist. Bei der vorstehend beschriebenen Ansteuerung der Ventile auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten werden die Volumenströme in die Zylinderkammern q1/q2 ebenfalls nicht unabhängig voneinander als Stellgröße verwendet. Aus diesem Grund verliert das mathematische Modell des Zylinder und der Vollbrücke (bestehend aus elektrorheologischen Ventilen) Eigenschaften, die die Anwendbarkeit gewisser Regelentwurfsverfahren verhindert. Es kann z.B. gezeigt werden, dass damit der flachheitsbasierte Reglerentwurf und die exakte Eingangs-Zustandslinearisierung nicht mehr anwendbar sind.The disadvantage of this control and division, however, is that not all degrees of freedom of the full bridge are used, with the consequence that, for example, a compensation of the non-linearity of the valves inherently occurring due to the electrorheological effect is impossible. In the above-described control of the valves based on electrorheological / magnetorheological fluids, the volume flows into the cylinder chambers q 1 / q 2 are also not used independently of each other as a manipulated variable. For this reason, the mathematical model of the cylinder and the full bridge (consisting of electrorheological valves) loses properties that prevent the applicability of certain rule design methods. For example, it can be shown that the flatness-based controller design and the exact input state linearization are no longer applicable.
Die genannten Nachteile haben zur Folge, dass die mit elektrorheologischen Aktoren erzielbare Regelgüte und -dynamik keinen sichtbaren Vorteil gegenüber klassischen Hydraulikaktoren mit 4/3-Servoventil aufweisen.The mentioned disadvantages have the consequence that with electrorheological Actuators achievable control performance and dynamics no visible advantage over classic hydraulic actuators with 4/3 servo valve.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannten Nachteile zu verhindern und eine Ventilansteuerung für Aktoren auf Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten zu schaffen, die Steuerungs- und Regelungsvorgänge mit extrem hoher Dynamik ermöglicht.The Object of the present invention is the above-mentioned To prevent disadvantages and a valve control for actuators based on electrorheological fluids to create the Control and regulation processes with extremely high dynamics.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die dem Aktor zugeordneten Ventile unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Für die Ansteuerung der Ventile in einer Vollbrückenschaltung werden in Abhängigkeit des Regelungskonzeptes die virtuellen Stellgrößen q1, q2 und qq,1 und qq,2 bzw. qΔ, qΣ und qq,1 und qq,2 für die Aufteilung der Ventilvolumenströme qa, qb, qc, qd zugrundegelegt.This object is achieved in that the valves associated with the actuator are independently controllable. For the actuation of the valves in a full bridge circuit, the virtual manipulated variables q 1 , q 2 and q q, 1 and q q, 2 or q Δ , q Σ and q q, 1 and q q, 2 for the Division of the valve volume flows q a , q b , q c , q d based.
Auf Basis der vorstehend genannten Stellgrößen, welche für den Reglerentwurf wesentlich besser geeignet sind, werden die 4 elektrischen Spannungen für die Ansteuerung der 4 Ventile berechnet. Mit Hilfe der neuen Stellgrößen q1 und q2 lassen sich sehr einfach die Kammerdrücke regeln. qq,1 und qq,2 dienen als Stellgrößen für die Versorgungsdruckregelung und verhindern ein vollständiges Sperren der Ventile, da sie einen Mindestvolumenstrom sicherstellen. qΣ und qΔ werden als Stellgrößen zur entkoppelten Regelung des Summendrucks und der Position bzw. Geschwindigkeit des Kolbens verwendet. Aufgrund der unabhängigen Vorgaben von den zuvor genannten Stellgrößen sind sämtliche lineare und/oder nichtlineare und/oder adaptive Ein- und Mehrgrößenregelungsverfahren mit oder ohne Kaskadenstruktur anwendbar.On the basis of the aforementioned control variables, which are much better suited for the controller design, the 4 electrical voltages for the control of the 4 valves are calculated. With the help of the new manipulated variables q 1 and q 2, it is very easy to control the chamber pressures. q q, 1 and q q, 2 serve as control variables for the supply pressure control and prevent the valves from being completely blocked as they ensure a minimum volume flow. q Σ and q Δ are used as manipulated variables for the decoupled control of the total pressure and the position or speed of the piston. Due to the independent specifications of the aforementioned manipulated variables, all linear and / or non-linear and / or adaptive single and multi-variable control methods with or without cascade structure can be used.
Da alle dem Aktor zugeordneten Ventile immer mit einem Mindestvolumenstrom (qq,1 bzw. qq,2) durchströmt werden, treten keine unerwünschten Hystereseeffekte auf und die Vorteile der eingesetzten Technologie auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten, d.h. die Vorteile der schnellen Reaktionszeit und somit der höheren Dynamik sind sinnvoll nutzbar.Since all the valves associated with the actuator are always flowed through with a minimum volume flow (q q, 1 or q q, 2 ), there are no undesirable hysteresis effects and the advantages of the technology based on electrorheological / magnetorheological fluids, ie the advantages of the fast reaction time and thus the higher dynamics are meaningfully usable.
Weiterhin vorteilhaft ist die Möglichkeit der Regelung des Versorgungsdruckes mittels der Stellgrößen des Mindestvolumenstromes qq,1/qq,2. Hierdurch kann auf die Anordnung des sonst notwendigen Druckregelventils in der Druckversorgung verzichtet werden.Also advantageous is the possibility of regulating the supply pressure by means of the manipulated variables of the minimum volume flow q q, 1 / q q, 2 . This makes it possible to dispense with the arrangement of the otherwise necessary pressure control valve in the pressure supply.
Zusätzlich besteht nunmehr die Möglichkeit den Versorgungsdruck sehr einfach zeitlich variabel einzustellen.In addition exists now the possibility To adjust the supply pressure very easily variable in time.
Die oben aufgeführte Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, dass die einem Aktor zugeordneten, zu einer Halbbrücke verschalteten, Ventile unabhängig voneinander ansteuerbar sind und für die Ansteuerung der Stellgrößen q1 und qq,1 für die Aufteilung der Ventilvolumenströme qa und qb zugrunde gelegt werden.The above object is further achieved in that the associated with an actuator, connected to a half-bridge, valves are independently controllable and for the control of the manipulated variables q 1 and q q, 1 for the distribution of the valve volume flows q a and q b basis become.
Der
Zylinder
Ventile auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt.valves based on electrorheological / magnetorheological fluids are in a variety of embodiments known.
Das
Ventil auf Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten besteht prinzipiell
aus einem in einem Gehäuse
gebildeten Ventilspalt, der von elektrisch ansteuerbaren Elektrodenanordnungen
begrenzt wird, so dass eine durch den Ventilspalt strömende elektrorheologische
Flüssigkeit
durch Veränderung
des zwischen den Elektrodenanordnungen erzeugten elektrischen Feldes
hinsichtlich der rheologischen Eigenschaften verändert werden kann. Mit Hilfe
einer von einem Hochspannungsverstärker eingeprägten Spannung
an den Elektrodenanordnungen kann ein elektrisches Feld erzeugt
werden und damit, bei anliegender Druckdifferenz, der Volumenstrom
durch das Ventil variiert werden. Das Ventil stellt somit eine elektrisch
einstellbare Drossel dar, was schematisch in der Zeichnung der
Es ist an dieser Stelle selbstverständlich, dass bei der Verwendung von magnetorheologischen Flüssigkeiten anstelle von Elektrodenanordnungen Spulenanordnungen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes vorgesehen sein müssen.It is self-evident at this point, that when using magnetorheological fluids Instead of electrode arrangements coil arrangements for the production a magnetic field must be provided.
Ein wesentlicher Kernpunkt der Erfindung besteht darin, dass die vier Stellfreiheitsgrade der Ventile a, b, c, d auf Basis elektrorheologischer/magnetorheologischer Flüssigkeiten in der Vollbrücke optimal genutzt werden. Durch die Verwendung der Volumenströme in die erste bzw. zweite Arbeitskammer q1, q2 als unabhängige Stellgrößen können die Drücke in den beiden Arbeitskammern geregelt werden. Dies kann auch in einer Kaskadenreglerstruktur als unterlagerter Regelkreis verwendet werden, während in einem überlagerten Regelkreis die eigentliche Regelgröße (z.B. die Position des Zylinders s oder die Druckkraft) geregelt wird.An essential feature of the invention is that the four degrees of freedom of the valves a, b, c, d based on electrorheological / magnetorheological fluids are optimally utilized in the full bridge. By using the volume flows in the first and second working chamber q 1 , q 2 as independent control variables, the pressures in the two working chambers can be regulated. This can also be used as a subordinate control loop in a cascade controller structure, while the actual controlled variable (for example the position of the cylinder s or the pressure force) is regulated in a superimposed control loop.
Aus
der schematischen Darstellung der
- qa
- = Volumenstrom durch das Ventil a
- qb
- = Volumenstrom durch das Ventil b
- qc
- = Volumenstrom durch das Ventil c
- qd
- = Volumenstrom durch das Ventil d
- q a
- = Flow through the valve a
- q b
- = Volume flow through the valve b
- q c
- = Volume flow through the valve c
- q d
- = Volume flow through the valve d
Wie
bereits vorstehend näher
erläutert,
treten im Übergangsbereich
zum vollständigen
Sperren des Ventils auf Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten
Hystereseeffekte auf. Um dies zu verhindern, werden die Ventile
a, b, c, d immer mit einem Mindestvolumenstrom betrieben. Wesentlich
dabei ist, dass der Mindestvolumenstrom durch die Ventile a und
b (qq,1) bzw. c und d (qq,2)
gleichgroß sind,
weil dann die Volumenströme q1 und q2 dadurch
nicht beeinflusst werden. Der Mindestvolumenstrom durch den ersten
Längszweig
Werden nun die Volumenströme q1/q2 als Stellgrößen verwendet, dann erfolgt die Aufteilung der Volumenströme auf die vier Ventile a, b, c, d der Vollbrücke wie folgt: If the volume flows q 1 / q 2 are now used as manipulated variables, then the volume flows are distributed among the four valves a, b, c, d of the full bridge as follows:
Dabei entspricht der Wert der Funktion sg(q) für positive q dem Argument q, während der Wert für negative q identisch 0 ist.there the value of the function q (q) for positive q corresponds to the argument q, while the value for negative q is identical to 0.
Bei einer symmetrischen Brücke ist es sinnvoll qq,1 und qq,2 gleichgroß zu wählen. Aus der obigen Ansteuerstrategie folgt unmittelbar, dass qa ≥ qq,1, qb ≥ qq,1, qc ≥ qq,2 und qd ≥ qq,2 sind, und die Ventile somit nie vollständig gesperrt sind.With a symmetrical bridge, it makes sense to select q q, 1 and q q, 2 the same size. It follows immediately from the above drive strategy that q a ≥ q q, 1 , q b ≥ q q, 1 , q c ≥ q q, 2 and q d ≥ q q, 2 , and thus the valves are never completely disabled.
Auf der Grundlage der vier Ventilvolumenströme (und der zugehörigen Druckabfälle) können nun die elektrischen Spannungen der Ventile eindeutig festgelegt werden. Die vier elektrischen Spannungen an den Ventilen sind die eigentlichen Stellgrößen des Aktors.On The basis of the four valve volume flows (and associated pressure drops) can now the electrical voltages of the valves are clearly defined. The four electrical voltages at the valves are the actual ones Manipulated variables of the Actuator.
Will
man nun beispielsweise die Position des Kolbens
Die oben aufgeführte Stellgrößentransformation hat nun den Vorteil, dass mit dem Summenvolumenstrom qΣ direkt der Summendruck und mit dem Differenzvolumenstrom qΔ direkt die Position bzw. Geschwindigkeit des Kolbens bzw. die Kraft am Kolben entkoppelt beeinflusst werden können.The above-mentioned manipulated variable transformation now has the advantage that with the sum volume flow q Σ directly the total pressure and with the differential volume flow q Δ directly the position or velocity of the piston or the force on the piston can be decoupled influenced.
Für die neuen virtuell gebildeten Stellgrößen qΣ, qΔ erfolgt die Aufteilung der Volumenströme auf die vier Ventile a, b, c, d der Vollbrücke wie folgt: For the new virtually formed manipulated variables q Σ , q Δ , the distribution of the volume flows to the four valves a, b, c, d of the full bridge takes place as follows:
Auf Basis der vier Ventilvolumenströme qa, qb, qc, qd können nun die elektrischen Spannungen für die Ansteuerung der vier Ventile a, b, c, d eindeutig festgelegt werden.On the basis of the four valve flow rates q a, q b, q c, q d can now electric voltages for controlling the four valves a, b, c, d are clearly defined.
In
In
einer nachfolgenden Spannungsberechnung
Zur Implementierung eines Stellgesetzes ist im Allgemeinen eine Messung oder Beobachtung (im Sinne der Regelungstechnik) gewisser Systemgrößen notwendig. Welche Systemgrößen für die Regelung notwendig sind, ist im Allgemeinen wesentlich vom gewählten Reglerkonzept abhängig. Für die vorgeschlagene Ansteuerung der elektrorheologischen Ventile ist in jedem Fall die Kenntnis des Druckabfalls entlang der einzelnen Ventile notwendig.to Implementation of an actuating law is generally a measurement or observation (in the sense of control engineering) of certain system sizes necessary. Which system sizes for the control are generally essential to the chosen controller concept dependent. For the proposed control of electrorheological valves is in any case the knowledge of the pressure drop along the individual Valves necessary.
Die
sich in Abhängigkeit
der Volumenströme
g1 und q2 einstellenden
Drücke
p1 bzw. p2 in den
Arbeitskammern
In
der schematischen Darstellung ist als Block
Es ist selbstverständlich, dass die erfindungsgemäße Ventilansteuerung von hydraulischen Aktoren die vorstehend anhand einer Vollbrückenschaltung beschrieben wurde, auch für eine Halbbrückenschaltung anwendbar ist. Hierbei sind als Stellgrößen dann nur q1 für eine Arbeitskammer/Druckmittelkammer und qq,1 als Mindestvolumenstrom des Längszweiges der Halbbrücke verwendbar. Aus diesen Stellgrößen erfolgt dann die Aufteilung der Volumenströme für die Ventile a und b in qa und qb analog.It goes without saying that the valve control according to the invention of hydraulic actuators which has been described above with reference to a full-bridge circuit can also be used for a half-bridge circuit. In this case, only q 1 for a working chamber / pressure medium chamber and q q, 1 can be used as manipulated variables as the minimum volume flow of the longitudinal branch of the half bridge. From these manipulated variables, the distribution of the volume flows for the valves a and b in q a and q b takes place analogously.
Prinzipiell können als Aktor an Stelle des zuvor beschriebenen Zylinder-Kolben-Anordnung auch Anordnungen vorgesehen sein, die mittels einer Membran begrenzende Druckmittelräume aufweisen.in principle can as an actuator in place of the previously described cylinder-piston assembly Arrangements may also be provided which delimit by means of a membrane Pressure medium spaces exhibit.
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