DE4316759A1 - Directional valve with a proportional function - Google Patents

Directional valve with a proportional function

Info

Publication number
DE4316759A1
DE4316759A1 DE19934316759 DE4316759A DE4316759A1 DE 4316759 A1 DE4316759 A1 DE 4316759A1 DE 19934316759 DE19934316759 DE 19934316759 DE 4316759 A DE4316759 A DE 4316759A DE 4316759 A1 DE4316759 A1 DE 4316759A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control
control valve
pulse
magnets
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19934316759
Other languages
German (de)
Inventor
Heinrich Wolfgang Pro Nikolaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19934316759 priority Critical patent/DE4316759A1/en
Publication of DE4316759A1 publication Critical patent/DE4316759A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Servomotors (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

The invention relates to a digital controller structure with whose aid standard directional valves having pulse magnets can be used as proportional valves. By means of suitable dimensioning of the correction factors used in the control loop, in the case of a defined desired value preset by the electronics, the flow in the directional valve can be kept constant over large pressure ranges, that is to say this arrangement corresponds to a proportional valve with an integrated pressure balance.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches/pneumatisches Wegeventil, das ohne Konstruktionsänderungen durch Verwendung einer speziellen Steuer­ elektronik als Proportional-Ventil betrieben werden kann.The invention relates to a hydraulic / pneumatic directional valve, the without design changes by using a special tax electronics can be operated as a proportional valve.

Proportional-Ventile benötigen im Vergleich zu Wegeventilen, die mit sogenannten preiswerten Stoß-Magneten ausgerüstet sind, spezielle teure Proportional-Magnete.Proportional valves require in comparison to directional valves with so-called inexpensive shock magnets are equipped, special expensive proportional magnets.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Einsatz eines besonderen Regel­ verfahrens Wegeventile mit preiswerten Stoß-Magneten auch als Pro­ portionalventile zu betreiben.The object of the invention is to use a special rule process directional valves with inexpensive shock magnets also as Pro to operate proportional valves.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgend aufgeführten Fig. 1 bis 8 erläutert. Es zeigt:The invention is explained with reference to FIGS. 1 to 8 listed below. It shows:

Fig. 1 die Kennung eines typischen Proportional-Magneten, Fig. 1, the identifier of a typical proportional magnet,

Fig. 2 das Zusammenwirken von Proportional-Magnet und Wege­ ventilkennung, Fig. 2, the interaction of the proportional solenoid valve and path identifier,

Fig. 3 die typische Kennung eines Stoß-Magneten und sein Zusammenwirken mit der Wegeventil-Kennung, Fig. 3 shows the typical identifier of a shock-magnet and its interaction with the directional control valve identifier,

Fig. 4 Maßnahmen zur "Aufbereitung" des Stoß-Magneten für die Nutzung als "Regel-Magnet", Fig. 4 measures to "treatment" of the shock-magnet for use as "Rule Magnet"

Fig. 5 eine mögliche Struktur der Regel-Elektronik für Wege­ ventile mit Proportional-Funktion unter Nutzung von Stoß-Magneten als Stellglied, Fig. 5 shows a possible structure of the control electronics for directional valves with proportional function using shock-magnet as an actuator,

Fig. 6 eine Darstellung der stabilen und instabilen Bereiche des Ventil-Stellbereichs, Fig. 6 is a representation of the stable and unstable regions of the valve-actuating portion,

Fig. 7 einen möglichen Verlauf der Magnet-Korrektur-Faktoren Fl, Fr, Fig. 7 shows a possible course of the magnetic correction factors Fl, Fr,

Fig. 8 eine mögliche Struktur der Regelelektronik mit integrierter lastunabhängiger Durchfluß-Regelung. Fig. 8 shows a possible structure of the control electronics with integrated load-independent flow control.

Bei Proportional-Ventilen werden sogenannte Proportional-Magnete (Fig. 1) eingesetzt. Es sind dies teure Sondermagnete, bei denen durch eine aufwendige Gestaltung des Magnet-Kerns und der Wicklung erreicht wird, daß der Magnet-Stößel über einen größeren Arbeits- Hub eine dem Magnetstrom I entsprechenden konstante Kraft erzeugt. Dies ist Grundvoraussetzung für die Erzielung stabiler Arbeitspunkte bei Proportional-Ventilen mit Federzentrierung (Fig. 2). In the case of proportional valves, so-called proportional magnets ( Fig. 1) are used. These are expensive special magnets, in which the complex design of the magnet core and the winding ensures that the magnet plunger generates a constant force corresponding to the magnet current I over a larger working stroke. This is the basic prerequisite for achieving stable operating points with proportional valves with spring centering ( Fig. 2).

Jeder Position des Ventilkolbens entspricht dabei eine definierte Rückstell-Kraft, die wiederum einen definieten stabilen Arbeitspunkt zu Magnet-Kraft-Kennlinien mit definiertem Magnetstrom Ix bildet (I1, X1; I2, X2; I3, X3; I4, X4 usw.).Each position of the valve piston corresponds to a defined one Restoring force, which in turn defines a stable working point to magnetic force characteristics with defined magnetic current Ix forms (I1, X1; I2, X2; I3, X3; I4, X4 etc.).

Unter Verwendung stromgeregelter Magnete lassen sich so stabile Regelkennungen für Proportionalventile aufbauen.Using current-controlled magnets can be stable Set up control identifiers for proportional valves.

Dabei wird in der Regel für jede der beiden Ventilhälften je ein Magnet eingesetzt, d. h. im linken Ventil-Wegbereich arbeitet aus­ schließlich der rechte Prop.-Magnet und im rechten Ventilweg- Bereich der linke Prop.-Magnet.As a rule, one is used for each of the two valve halves Magnet used, d. H. works out in the left valve travel area finally the right prop. magnet and in the right valve path Area of the left prop. Magnet.

Zu Verbesserung der Regelgenauigkeit werden auch an Proportional- Ventile Weggeber mit einer Positions-Regelelektronik eingesetzt. Unabhängig davon bleibt jedoch der Arbeitsbereich jedes der beiden Magneten (aufgrund seiner Auslegung) auf je eine Weghälfte des Ventils begrenzt.To improve the control accuracy, proportional Valve displacement sensors with position control electronics used. Regardless of this, however, the working area of each of the two remains Magnets (due to its design) on each half of the way Valve limited.

Setzt man an die Stelle des Proportional-Magneten einen Stoß­ magneten (Fig. 3), dann ist folgendes zu erkennen:If you place an impact magnet in place of the proportional magnet ( Fig. 3), you can see the following:

  • - Es ergeben sich keine definierten stabilen Arbeitspunkte (I) wie beim Proportional-Magneten (Fig. 2), wenn der Strom (I) als Regler-Ausgangs-Größe Y verwendet wird.- There are no defined stable operating points (I) as with the proportional magnet ( Fig. 2) when the current (I) is used as the controller output variable Y.
  • - Es sind Strom-Kennlinien (z. B. I4) erkennbar, die weit über der Arbeitskennlinie des Ventilkolbens liegen (für Wegeventil besonders günstig!), die also keine statische Ausregelung des Ventil-Kolbens erlauben.- Current characteristics (e.g. I4) can be seen that are far lie above the working characteristic of the valve piston (for Directional control valve particularly cheap!), Which is not a static one Allow adjustment of the valve piston.
  • - Mindestens eine Kennlinie (z. B. I3) berührt die Arbeits­ kennlinie als Tangente. Dies verursacht bei statischer Ausregelung ein sogenanntes labiles Gleichgewicht in einem kleinen Arbeitsbereich und bietet keine stabile Regelqualität.- At least one characteristic (e.g. I3) touches the work characteristic as tangent. This causes static Regulating a so-called unstable balance in one small work area and does not offer stable control quality.
  • - Viele Magnet-Kennungen (z. B. I1, I2) bilden zwei statische Schnittpunkte mit der Ventilkennung,
    - einen stabilen Schnittpunkt,
    - einen instabilen Schnittpunkt.
    - Many magnetic identifiers (e.g. I1, I2) form two static intersections with the valve identifier,
    - a stable intersection,
    - an unstable intersection.

Insgesamt gesehen führt die in Fig. 3 dargestellte Kombination von Wegeventil- und stromgeregelter Stoßmagnet-Kennung zu einer statisch instabilen Regelcharakteristik, die für den praktischen Einsatz ungeeignet erscheint. Overall, the combination of directional valve and current-controlled shock magnet identification shown in FIG. 3 leads to a statically unstable control characteristic that appears unsuitable for practical use.

Durch Einsatz von Korrektur-Faktoren (Fig. 4) könnte man die Funktion der nichtlinearen Stoßmagnete "linearisieren". Dies würde zum Einsatz von überdimensionierten Stoßmagneten mit großem Platzbedarf und zu­ sätzlichem Kostenbedarf führen.By using correction factors ( FIG. 4) one could “linearize” the function of the non-linear shock magnets. This would lead to the use of oversized shock magnets with a large space requirement and an additional cost requirement.

Im nachfolgenden wird gezeigt, wie durch "Dynamisierung" der Kennlinie des Stoß-Magneten aus den statisch instabilen Verhältnissen (Fig. 3) eine dynamisch stabile System-Kennung erzeugt werden kann. Bei dieser Methode wird grundsätzlich auf die statische Zuordnung einer Magnet-Strom-Kennlinie zu einer Ventil-Position (Fig. 3) verzichtet.The following shows how a dynamically stable system identifier can be generated from the statically unstable conditions ( FIG. 3) by "dynamizing" the characteristic of the impact magnet. With this method, the static assignment of a magnetic current characteristic curve to a valve position ( FIG. 3) is basically dispensed with.

Grundsätzlich werden Regel-Magnete heute über Puls-Weiten-Modulation (PWM) angesteuert, d. h. die Magnete werden über einen Schalt-Mechanismus mit meist konstanter hoher Frequenz angesteuert, wobei das Puls-Pause-Verhältnis, also das Verhältnis von Ein- zu Ausschalt- Zeit als "quasi-analoges" Stellsignal verwendet wird. Die mittlere Stromaufnahme des Magneten ist dabei in etwa proportional dem Ein­ schaltverhältnis des PWM-Leistungs-Signals. Während der Einschalt- Phase liegt dabei am Magneten die volle Betriebs-Spannung an. Eine reine Ansteuerung des Stoßmagneten über ein vom Reglerausgang Y erzeugtes PWM-Signal (wie bei Prop-Ventilen üblich) führt hier zu keinem stabilen brauchbaren Regelverhalten.Basically, control magnets are nowadays based on pulse width modulation (PWM) driven, i.e. H. the magnets are operated by a switching mechanism controlled with a mostly constant high frequency, the Pulse-pause ratio, i.e. the ratio of on to off Time is used as a "quasi-analog" control signal. The middle Current consumption of the magnet is roughly proportional to the on Switching ratio of the PWM power signal. During the start-up Phase, the full operating voltage is applied to the magnet. A pure control of the shock magnet via a from the controller output Y generated PWM signal (as usual with prop valves) leads here to no stable usable control behavior.

Die Verwendung von Stoßmagneten als Stellglieder für ein Proportio­ nalventil ist möglich, wenn man:The use of shock magnets as actuators for a proportion valve is possible if you:

  • - wie in manchen Fällen auch bei Proportionalventilen einen Wegregelkreis aufbaut, also die Position der Magnete bzw. des Wegeventilkolbens durch einen Wegsensor erfaßt und die Abweichung zwischen Weg-Soll und -Istwert einem (Digital-)Regler zuführt, der aus der Regelabweichung ein Stellsignal Y erzeugt, das auf beide Magnete derart einwirkt, daß sich eine stabile Wegposition regeln läßt,- As in some cases also a displacement control loop with proportional valves builds up, i.e. the position of the magnets or the directional valve piston detected by a displacement sensor and the deviation between Setpoint and actual value are fed to a (digital) controller that is off the control deviation generates an actuating signal Y, which affects both Magnets act in such a way that a stable position is regulated leaves,
  • - den einen Magneten mit dem positiven Signal +Y, den anderen Magneten mit dem negativen Signal Y ansteuert,- one magnet with the positive signal + Y, the other Drives magnets with the negative signal Y,
  • - den Regler als IMPULS-Regler aufbaut, d. h. der Regler (über eine PWM-Leistungs-Endstufe) Stromimpulse erzeugt, deren Größe von der Regelabweichung und deren Impulsdauer abhängig von der 1. und 2. Ableitung der Regelabweichung xw ist,- builds up the controller as a PULSE controller, d. H. the controller (via a PWM power output stage) generates current pulses, the size of which on the control deviation and its pulse duration depending on the 1st and 2. Derivation of the control deviation xw is
  • - die variable Impulsdauer und -frequenz über der elektrischen Eigen­ frequenz der Stoßmagnete liegt, - The variable pulse duration and frequency over the electrical eigen frequency of the shock magnets,  
  • - dafür sorgt, daß die vom Regler abgegebenen Stromimpulse letzt­ endlich statisch möglichst kleine Regelabweichungen bei einem dynamisch stabilen Kräftegleichgewicht zwischen Magnetkraft 1, Magnetkraft 2, den Feder-Rückstellkräften, den Massenkräften und den beteiligten Reibungskräften erzeugen.- Ensures that the current pulses emitted by the controller last finally statically as small as possible control deviations in one dynamically stable balance of forces between magnetic force 1, Magnetic force 2, the spring restoring forces, the mass forces and generate the frictional forces involved.

Problematisch ist bei dieser Impulsregelung hier das Zusammenwirken der beiden Magnete in beiden Arbeitsbereichen des Ventils, weil jeder der beiden MagneteThe interaction here is problematic with this pulse control of the two magnets in both working areas of the valve because everyone of the two magnets

  • - in seinem Arbeitsbereich eine stark progressive (destabilisierende KRAFT-Strom-Kennung aufweist,- a very progressive (destabilizing KRAFT current identifier,
  • - im Arbeitsbereich des anderen Magneten nur Kräfte von geringer Größe aufbringen kann.- In the working area of the other magnet only low forces Size.

Zum Verständnis sei hier gesagt, daß bei einem Digitalregler mit hoher Taktfrequenz, der als Impulsregler arbeiten soll,For your understanding it should be said here that with a digital controller high clock frequency, which should work as a pulse controller,

  • - der Proportionalanteil des Reglers die Impuls-Höhe,- the proportional part of the controller, the pulse height,
  • - der Differential-Anteil eines mathematisch exakten Differenzierens (über die Geschwindigkeit dx/dt) die Impulsdauer,- the differential part of a mathematically exact differentiation (via the speed dx / dt) the pulse duration,
  • - der Integral-Anteil die Null-Position des Signal-Impulses darstellt.- The integral part of the zero position of the signal pulse represents.

Kennzeichnend für diese Impulsregelung ist,Characteristic of this pulse control is

  • - daß mit vergleichsweise kleinen Proportional-Faktoren (kleiner Impulshöhe),- That with comparatively small proportional factors (smaller Pulse height),
  • - daß mit sehr großen Differential-Faktoren (kleinen Impulslängen)- that with very large differential factors (small pulse lengths)

gearbeitet wird.is worked.

Aufgrund der Nichtlinearität der Magnetkennlinien und deren Ungleichheit der Kräfte beim Zusammenwirken ist eine erfolgversprechende Impuls-Regelung ohne Beeinflussung des Signalausgangs Y des Impuls- Reglers nicht möglich.Due to the non-linearity of the magnetic characteristics and their inequality the forces in interaction are promising Pulse control without influencing the signal output Y of the pulse Controller not possible.

Zudem muß das Reglerausgangs-Signal Y selbst über eine Kennwert- Tabelle Y1=F(Y) (im Digitalrechner als Tabelle gespeichert) an die nichtlineare Charakteristik der Stellglieder (Stoß-Magnete) angepaßt werden.In addition, the controller output signal Y itself must have a characteristic value Table Y1 = F (Y) (saved as a table in the digital computer) the non-linear characteristic of the actuators (impact magnets) be adjusted.

Das als Impuls wirkende angepaßte Reglerausgangs-Signal Y1 muß zusätzlich durch eine übergeordnete Korrektur-Funktion getrennt für jeden der beiden Magnete aufbereitet werden (Fig. 6):The adjusted controller output signal Y1, which acts as a pulse, must also be processed separately for each of the two magnets by a higher-level correction function ( Fig. 6):

Ylinks = Y1(Regler) * Fl(Xventil)
Yrechts = Y1(Regler) * Fr(Xventil)
Ylinks = Y1 (controller) * Fl (Xventil)
Yrechts = Y1 (controller) * Fr (Xventil)

Beide vom Ventilweg X-ventil abhängigen Funktionen F1(X) und Fr(X) (Fig. 6) sind als Kennwert-Tabellen im Digital-Rechner gespeichert.Both functions F1 (X) and Fr (X) ( Fig. 6), which are dependent on the valve travel X-valve, are stored as characteristic value tables in the digital computer.

Die Bestimmung der Funktionen Fl(X), Fr(X) für eine bestimmte Magnettype ist sehr einfach, wenn man folgendes Stabilitätskriterium beachtet:The determination of the functions Fl (X), Fr (X) for a specific magnet type is very easy if you have the following stability criterion note:

Der Impuls-Regler arbeitet nur dann stabil, wenn die aus der Summe der Kräfte sich ergebende Position des Ventilkolbens (Istwert- Kurve) sich innerhalb des Stabilitätsbereiches (Fig. 6) der Sollwert- Kurve befindet.The pulse controller only works stably when the position of the valve piston (actual value curve) resulting from the sum of the forces is within the stability range ( FIG. 6) of the setpoint curve.

Wählt man also einen Regler mitSo you choose a controller with

  • - einer schwachen Impulshöhe (= kleiner Proportional-Faktor),- a weak pulse height (= small proportional factor),
  • - einer möglichst kurzen Impulsdauer (großer Differential-Faktor),- the shortest possible pulse duration (large differential factor),
  • - keiner Nullpositionierung der Impulshöhe (Integral-Faktor =0),- no zero positioning of the pulse height (integral factor = 0),
  • dann mußthen must
  • - die sich ergebende Regelkennlinie (Istwert-Kennlinie) des Ventils im stabilen Bereich des Kennfeldes (Sollwert-Kennlinie) liegen (Fig. 6),the resulting control characteristic curve (actual value characteristic curve) of the valve lies in the stable region of the characteristic diagram (setpoint value characteristic curve) ( FIG. 6),
  • - bei konstanter Impuls-Verstärkung der Reglerstruktur (linearisiertes Reglerausgangs-Signal) der Abstand zwischen Istwert-Kurve und Sollwert-Kurve konstant sein.- with constant pulse amplification of the controller structure (linearized Controller output signal) the distance between the actual value curve and setpoint curve must be constant.

Um diese optimierte Charakteristik zu erreichen, setzt man im "schwachen Arbeits-Bereich" (Fig. 7) des Magneten den Faktor Fl, Fr = 1 (d. h. man nutzt die maximal mögliche Impulskraft des Magneten) und paßt die Kennung im "starken Bereich" durch einen Faktor Fl, Fr <1 derart an (Fig. 7), daß der Istwert- Verlauf des Ventilkolbens innerhalb des (bei den oben definierten Regler-Einstellparametern) stabilen Bereichs möglichst exakt parallel zum Sollwert-Verlauf läuft (Fig. 6).To achieve this optimized characteristic, set the factor Fl, Fr = 1 in the "weak working area" ( Fig. 7) of the magnet (ie use the maximum possible impulse force of the magnet) and adjust the identifier in the "strong area" by a factor Fl, Fr <1 in such a way ( Fig. 7) that the actual value curve of the valve piston runs within the stable range (with the controller setting parameters defined above) as exactly as possible parallel to the setpoint curve ( Fig. 6).

Nach Abschluß dieser System-Optimierung kann jetzt der Proportional­ bereich (Impulshöhe) bis an die Stabilitätsgrenze der Regelung erhöht werden. Dann kommen Ist- und Sollwertkurve in der Darstellung gemäß Fig. 6 praktisch zur Deckung. After completing this system optimization, the proportional range (pulse height) can now be increased to the stability limit of the control. Then the actual and setpoint curve in the representation according to FIG. 6 practically coincide.

Problematisch sind Fertigungs-Toleranzen von Magnet- und Ventilkolben-Kräften (Federkraft, Reibungskraft) im Serienbetrieb. Dies gilt besonders für den BereichManufacturing tolerances of magnet and are problematic Valve piston forces (spring force, friction force) in series operation. This applies particularly to the area

  • - der Endlagen der Magnete,- the end positions of the magnets,
  • - der federzentrierten Mittelstellung des Ventilkolbens.- The spring-centered central position of the valve piston.

Um dort Systemstabilität zu gewährleisten, müßte im gesamten übrigen Arbeitsbereich mit verminderten (die Regelgenauigkeit ver­ schlechternden) Regelfaktoren gearbeitet werden.To ensure system stability there, the whole remaining work area with reduced (the control accuracy ver deteriorating) control factors.

Dies wird dadurch verhindert, daß die Regelparameter (KP, KI, KD) als von der Ventilposition X abhängige Kennfelder (Fig. 5, 9a, 9b, 9c) im Digital-Regler gespeichert werden.This is prevented by the fact that the control parameters (KP, KI, KD) are stored in the digital controller as characteristic diagrams ( FIGS. 5, 9a, 9b, 9c) which are dependent on the valve position X.

So können die Regelparameter für jede Ventilposition X individuell optimiert werden, d. h. nur im Bereich größerer Fertigungs-Toleranzen des Ventils wird mit Regelparametern operiert, die einen größerem Abstand zur System-Stabilität garantieren.The control parameters for each valve position X can be set individually be optimized, d. H. only in the area of larger manufacturing tolerances The valve is operated with control parameters that are larger Guarantee distance to system stability.

Die Regelstruktur wird an Hand von Fig. 5 erläutert.The control structure is explained with reference to FIG. 5.

An dem mit Stoß-Magneten (2, 102) ausgerüsteten Wegeventil (1) ist ein Weggeber (3) angebracht, der die Ventil-Kolbenposition (5) als Istwert-Signal (105a) an einen digitalen Impulsregler (9) sendet. Die Regelparameter (KP, KI, KD) dieses digitalen Impulsreglers (9) werden aus je einer Kennwert-Tabelle (9a, 9b, 9c) entnommen, in die das Wegsignal (5) als Tabellenzeiger zeigt. Das Ausgangs-Signal Y (8) des Reglers zeigt in eine Kennwert-Tabelle (nicht gezeichnet), aus der ein nichtlineares Stellsignal (8a) entnommen wird. Dieses Signal (8a, 108a) wird mit einem für jeden der beiden Magneten individuellen Faktor Fl(7), Fr(107), multipliziert und einer PWM- Leistungs-Endstufe (4, 104) zugeführt. Jede dieser beiden Endstufen sendet Strom-Leistungs-Impulse auf jeden der beiden Stoßmagnete (2), (102) und beaufschlagt den federbeaufschlagten Ventilkolben mit gegensätzlich wirkenden Magnetkräften.A direction sensor ( 3 ) is attached to the directional valve ( 1 ) equipped with shock magnets ( 2, 102 ) and sends the valve piston position ( 5 ) as an actual value signal ( 105 a) to a digital pulse controller ( 9 ). The control parameters (KP, KI, KD) of this digital pulse controller ( 9 ) are taken from a characteristic value table ( 9 a, 9 b, 9 c), in which the path signal ( 5 ) shows as a table pointer. The output signal Y ( 8 ) of the controller shows a characteristic value table (not shown), from which a non-linear control signal ( 8 a) is taken. This signal ( 8 a, 108 a) is multiplied by an individual factor Fl ( 7 ), Fr ( 107 ) for each of the two magnets and fed to a PWM power output stage ( 4, 104 ). Each of these two output stages sends current-power pulses to each of the two shock magnets ( 2 ), ( 102 ) and acts on the spring-loaded valve piston with opposing magnetic forces.

Dabei gewährleisten die Korrektur-Faktoren (6, 106), daß die Impuls- gesteuerten Kräfte der Magnete (2, 102) in jeder Phase des (stabili­ sierten) Regelvorgangs den Ventilkolben in den stabilen Bereich der Reglerkennung (Fig. 6) bugsieren.The correction factors ( 6, 106 ) ensure that the pulse-controlled forces of the magnets ( 2, 102 ) in each phase of the (stabilized) control process the valve piston in the stable area of the controller detection ( Fig. 6).

Bei Ventilen mit kleinen Fertigungs-Toleranzen kann die wege­ abhängige Korrektur der Reglerparameter (9a, 9b, 9c) entfallen. With valves with small manufacturing tolerances, the path-dependent correction of the controller parameters ( 9 a, 9 b, 9 c) can be omitted.

Insbesondere bei hydraulischen Wegeventilen treten abhängig von der Größe des Durchflusses Q und des Ventilöffnungsquerschnitts A Strömungs-Kräfte auf, die das Ventil zu schließen versuchen. Diese Kräfte verursachen eine Verschiebung der Istwert-Kurve (Fig. 6) in den stabilen Arbeitsbereich des Ventils.In the case of hydraulic directional control valves in particular, depending on the size of the flow rate Q and the valve opening cross section A, flow forces occur which attempt to close the valve. These forces cause the actual value curve ( Fig. 6) to shift into the stable working range of the valve.

Eine Vergrößerung der Druckdifferenz dp am Wegeventil bei gleichem Regel-Sollwert W (Fig. 5) verursacht dabei zwei Effekte:An increase in the pressure difference dp at the directional control valve with the same control setpoint W ( FIG. 5) causes two effects:

  • a. Der durch das Ventil fließende Östrom nimmt aufgrund der größeren Druckdifferenz zu.a. The flow of oil flowing through the valve increases due to the greater pressure difference.
  • b. Durch die größeren Strömungskräfte wächst die Regelabweichung xw (Fig. 5), und der Ventilkolben führt eine Schließbewegung (Fig. 6) aus. Dadurch wird die Durchflußmenge durch das Ventil reduziert. Die Größe der Schließbewegung des Ventilkolbens hängt von der Größe des Korrektur-Faktors Fl, FR (Fig. 7) ab.b. Due to the larger flow forces, the control deviation xw ( Fig. 5) increases, and the valve piston performs a closing movement ( Fig. 6). This reduces the flow through the valve. The size of the closing movement of the valve piston depends on the size of the correction factor F1, FR ( FIG. 7).

Die Einflüsse a. und b. wirken entgegengesetzt.The influences a. and b. work opposite.

Bei geeigneter Dimensionierung der über den Ventilkolbenweg x ver­ änderlichen Faktoren Fl, Fr (Fig. 7) heben sich die Einflüsse a. und b. über einen größeren Druckbereich auf, d. h. das Wegeventil mit der in Fig. 5 dargestellten Regelstrategie wird zu einem last­ unabhängigen Stromregelventil. Es ist in seiner Funktion vergleichbar mit einem Proportionalventil mit vor- bzw. nachgeschalteter Druckwaage zur Erzeugung lalstunabhängiger Verbraucherströme.With suitable dimensioning of the factors Fl, Fr ( FIG. 7), which can be changed via the valve piston travel x, the influences a. and b. over a larger pressure range, ie the directional control valve with the control strategy shown in FIG. 5 becomes a load-independent flow control valve. Its function is comparable to that of a proportional valve with upstream or downstream pressure compensators for generating load flows that are independent of load.

Falls erforderlich läßt sich die lastunabhängige Durchflußregelung auch durch eine wie z. B. in Fig. 8 gezeigte Ergänzung der elektronischen Regelung erreichen.If necessary, the load-independent flow control can also be carried out by such. B. Supplement to the electronic control shown in FIG. 8.

Dort wird für jede Ventilposition x (105) über eine Rom-Tabelle (13) der jeweilige Ventil-Öffnungsquerschnitt (17) erfaßt und über eine weitere Rechnenvorschrift (14) unter Berücksichtigung der veränderten Regelabweichung xw (16) ein Korrektur-Wert (12) bestimmt, der dem ursprünglichen Sollwert W (10) zugeschlagen wird. Daraus wird ein neuer Sollwert W′ (11) gebildet, der jetzt die Ventilöffnung bei veränderter Druckdifferenz korrigiert und so den Ventildurchfluß konstant hält.There, the respective valve opening cross section ( 17 ) is recorded for each valve position x ( 105 ) via a Rome table ( 13 ) and a correction value ( 12 ) is taken into account via a further calculation rule ( 14 ) taking into account the changed control deviation xw ( 16 ) determined, which is added to the original target value W ( 10 ). From this, a new setpoint W '( 11 ) is formed, which now corrects the valve opening when the pressure difference changes and thus keeps the valve flow constant.

Claims (8)

1. Hydraulisches/pneumatisches Stell-Ventil mit Stoß-Magneten als Stellglieder, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ansteuerung der Stellmagnete über einen geeignet dimensionierten digitalen Regler eine stetige Stellfunktion erzielbar ist.1. Hydraulic / pneumatic control valve with shock magnets as actuators, characterized in that a continuous control function can be achieved by controlling the control magnets via a suitably dimensioned digital controller. 2. Stellventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über PWM-Signale angesteuerten Stellmagnete über ein Impulsregelsignal variabler Pulshöhe, Pulslänge und Pulsfrequenz angesteuert werden.2. Control valve according to claim 1, characterized in that the over Control solenoids controlled by PWM signals via a pulse control signal variable pulse height, pulse length and pulse frequency become. 3. Stellventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Signal Y des Impuls-Reglers über eine Korrektur- Funktion an das nichtlineare Verhalten der Stell-Glieder angepaßt wird.3. Control valve according to claim 1 and 2, characterized in that the output signal Y of the pulse controller via a correction Function adapted to the non-linear behavior of the actuators becomes. 4. Stellventil nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das korrigierte Ausgangs-Signal Y1 des Impulsreglers über für jeden Magneten getrennte Korrekturfaktoren an die individuelle Magnetkennung angepaßt wird.4. Control valve according to claim 1 and following, characterized in that that the corrected output signal Y1 of the pulse controller for each magnet separate correction factors to the individual Magnetic identifier is adjusted. 5. Stellventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfaktoren Fl, Fr der Magnete von der Position X des Ventilkolbens beeinflußt werden.5. Control valve according to claim 3 or 4, characterized in that the correction factors Fl, Fr of the magnets from position X of the Valve piston are influenced. 6. Stellventil nach Anspruch 1 und/oder folgenden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regelparameter des Impulsreglers (9) von der Position der Stell-Magnete bzw. des Ventilkolbens beeinflußt werden.6. Control valve according to claim 1 and / or following, characterized in that the control parameters of the pulse controller ( 9 ) are influenced by the position of the actuating magnets or the valve piston. 7. Stellventil nach Anspruch 3 und/oder folgenden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einflußfaktoren Fl, Fr so gewählt sind, daß bei gegebenem Sollwert W am Eingang des Reglers trotz schwankender Druckdifferenz am Wegeventil der Durchfluß konstant bleibt.7. Control valve according to claim 3 and / or following, characterized shows that the influencing factors Fl, Fr are chosen so that given setpoint W at the input of the controller despite fluctuating Pressure difference at the directional control valve the flow rate remains constant. 8. Stellventil nach Anspruch 3 und/oder folgenden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich der Durchfluß Q im Wegeventil bei schwankender Druckdifferenz über eine Rechenschaltung konstant gehalten wird, wobei als Meßwert zusätzlich die durch die Strömungskräfte am Ventilkolben verursachte Bewegung des Ventilkolbens verwendet wird.8. Control valve according to claim 3 and / or following, characterized records that in addition the flow Q in the directional control valve with fluctuating Pressure difference kept constant via a calculation circuit is, the measured value additionally by the flow forces movement of the valve piston caused on the valve piston is used becomes.
DE19934316759 1993-05-19 1993-05-19 Directional valve with a proportional function Withdrawn DE4316759A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934316759 DE4316759A1 (en) 1993-05-19 1993-05-19 Directional valve with a proportional function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19934316759 DE4316759A1 (en) 1993-05-19 1993-05-19 Directional valve with a proportional function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4316759A1 true DE4316759A1 (en) 1994-11-17

Family

ID=6488471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19934316759 Withdrawn DE4316759A1 (en) 1993-05-19 1993-05-19 Directional valve with a proportional function

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4316759A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999006893A1 (en) * 1997-07-30 1999-02-11 Siemens Canada Limited Improving control accuracy of a pulse-operated electromechanical device
DE102012104359A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Schott Ag Method for controlling multiple actuators for changing process values in process, involves determining actuating variable for adjusting each actuator and calculating individual adjustment time for each actuator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999006893A1 (en) * 1997-07-30 1999-02-11 Siemens Canada Limited Improving control accuracy of a pulse-operated electromechanical device
US6102364A (en) * 1997-07-30 2000-08-15 Siemens Canada Limited Control accuracy of a pulse-operated electromechanical device
US6310754B1 (en) 1997-07-30 2001-10-30 Siemens Canada Limited Control accuracy of a pulse-operated electromechanical device
DE102012104359A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Schott Ag Method for controlling multiple actuators for changing process values in process, involves determining actuating variable for adjusting each actuator and calculating individual adjustment time for each actuator
DE102012104359B4 (en) * 2012-05-21 2014-11-13 Schott Ag Method and device for driving a plurality of actuators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2653038C2 (en) Electro-hydraulic vibration generator
DE3804744C2 (en)
DE3931962C2 (en)
DE1776190A1 (en) Hydraulic pilot control device actuated by a drive device with load-independent quantity control
DE3312526C2 (en)
DE3502276A1 (en) DEVICE FOR CONTINUOUSLY CONTROLLING A SOLENOID VALVE DESIGNED NORMALLY FOR DISCONTINUOUS OPERATION
EP0073268A1 (en) Electro-hydraulic control of an actuator piston
DE3731983A1 (en) Method and position controller for the adaptive position control of an electromechanical drive affected by friction
DE19547482A1 (en) Method for controlling the drive of a ram of a hydraulic cylinder in a hydraulic press
EP0076965A1 (en) Control device for a pressure actuator
DE4423102B4 (en) Method for controlling switching or proportional solenoids for proportional valves
DE102009002852A1 (en) Method for operating a mechanical system, in particular a proportional valve
DE3134065A1 (en) PRESSURE CONTROL VALVE
DE4105062A1 (en) Electropneumatic regulator with pulse width control - provided by operating solenoid valve in reduced current drive mode around set point
DE4316759A1 (en) Directional valve with a proportional function
DE3642642C3 (en) Circuit arrangement for position and feed control of a hydraulic drive
DE3331648A1 (en) DEVICE FOR CONTROLLING A DRIVE FOR MOVING TOOLS, IN PARTICULAR MOLDED PARTS OF AN INJECTION MOLDING MACHINE
EP0137324A2 (en) Method and device for transducing an electrical control variable into a proportional mechanical variable
DE19727945B4 (en) Method and device for the controlled control of a proportionally operated solenoid valve
EP3308236A1 (en) Pressure control device
DE19506469C1 (en) Double-action electropneumatic setting regulator for membrane or piston drive
DE3709211A1 (en) Device for controlling the piston of a working cylinder
EP0342461B1 (en) Triggering device with redundant controllers for a valve actuated by an electric motor
DE4122376C2 (en) Method of operating a solenoid control valve
EP0585677B1 (en) Position control method

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
8139 Disposal/non-payment of the annual fee