[发明专利]电液比例流量阀调速控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压系统流量控制技术领域，特别涉及一种电液比例流量阀调速控制系统和方法。

背景技术

电液比例流量阀是一种输出量与输入信号成比例的液压阀。它可以按给定的输入电信号连续地、按比例地控制液流的压力、流量和方向。目前，在利用电液比例流量阀输出流量来控制液压执行元件(包括液压缸、液压马达)动作的过程中，特别是控制液压执行元件的速度方面，大多采用了两种控制系统，一种控制系统是对速度精度要求较低的场合，控制系统采用由PWM调节技术和人为粗略观测等组成的开环调速控制系统。图1为上述开环控制系统示意图。如图1所示，该开环控制系统包括PWM产生装置11、电液比例流量阀12、液压执行元件13，该系统中利用人为视觉观测速度。在控制速度的过程中，因为对控制品质的要求较低，人为视觉观测液压执行元件的速度，由操作者手工调整PWM占空比粗略调整执行机构速度以满足要求。上述开环调速控制系统中，系统控制通道品质较低，液压执行元件的速度需要依赖人工的判断来进行调整，误差较大。

另一种是对速度精度要求较高的场合，控制系统采用由脉宽调制(PWM)调节技术和传感器测量技术等组成的闭环调速控制系统。图2为上述闭环控制系统示意图，如图2所示，该闭环控制系统包括PWM调节装置21、电液比例流量阀22、液压执行元件23和速度测量装置24。根据电液比例流量阀的工作原理，流量与阀芯开口度之间具有特定的关系。而流过电液比例流量阀的阀芯线圈的电流(以下简称阀芯电流)与阀芯开口度之间又具有特定关系，通过所述电流与阀芯开口度的关系，就可以得到流量与电流的关系，而电流与PWM占空比又存在一定的关系，这样就可以导出PWM占空比与流量的关系，因此，在控制液压执行元件速度的过程中，只需由PWM调节装置调整21的PWM占空比就可以得到所需的流量，从而使液压执行元件23产生相应的位移及速度，再由速度检测装置24将检测到的速度与给定速度相比较，形成一个调速闭环控制系统。

由于受电源电压波动和阀芯线圈电阻值分布(单个阀芯线圈电阻值随温度改变而发生变化，不同阀芯线圈电阻值即使在同样温度下也不一致)等因素的影响，在PWM占空比一定时，电液比例流量阀阀芯电流的一致性不佳，最终使比例阀的流量及液压执行元件的速度控制受到干扰。由于上述因素的影响，闭环调速控制系统的前向通道控制品质不高，需要依靠速度反馈通道进行大量的调节来保证执行机构实际速度对给定速度的跟随，根据自动控制基本理论可知，对反馈通道高度依赖并且不采用其他类型的补偿控制方式，必然会影响到控制系统的动态响应品质和静态控制精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电液比例流量阀调速控制系统和方法，能够提高调速控制系统前向控制通道品质，从而无论在速度闭环控制或速度开环控制条件下均可提高控制系统控制的品质。

为解决上述问题，本发明提供了一种电液比例流量阀调速控制系统，包括PWM调节装置、电液比例流量阀和执行元件，所述PWM调节装置的PWM信号驱动电液比例流量阀并驱动液压执行元件动作，所述系统还包括速度测量模块、电液比例流量阀特性测量模块和前馈控制模块，所述速度测量模块对所述液压执行元件的速度进行测量并将结果送至所述电液比例流量阀特性测量模块，所述电液比例流量阀特性测量模块对电液比例流量阀的最小动作电流、最大动作电流和液压执行元件的最大速度进行测量，并将测量结果传输至前馈控制模块，所述前馈控制模块利用所述测试结果，生成所述液压执行元件的运动速度与阀芯电流的对应关系，在执行机构速度控制时，所述前馈控制模块直接将与给定速度值对应的阀芯电流值输入到所述PWM调节装置驱动电液比例流量阀工作。

所述速度测量模块将测得的所述液压执行元件的运动速度与系统给定速度进行比较获得速度误差信号。

所述系统还包括电流调节模块，用于对所述速度误差信号进行调整。

所述系统还包括阀芯电流检测模块，所述阀芯电流检测装置与所述电液比例流量阀的阀芯线圈相连，与所述PWM调节装置一起形成阀芯电流反馈控制回路。

相应地，本发明还提供了一种电液比例流量阀调速控制方法，包括：

测量液压执行元件的最大动作速度、电液比例流量阀的阀芯最大动作电流和最小动作电流；

利用所述最大动作速度、电液比例流量阀的最大动作电流和最小动作电流获得液压执行元件的运动速度与阀芯电流之间的对应关系；

通过所述对应关系获取系统给定速度所对应的阀芯电流；

利用与系统给定速度所对应的阀芯电流直接驱动阀芯电流控制回路。