[发明专利]一种基于步进电机的流量控制阀伺服机构及其控制方法

权利要求书

1.一种基于步进电机的流量控制阀伺服机构，在流体流量调节系统中用于针阀的开度控制，所述的流量控制阀伺服机构包括步进电机，联轴装置，编码器和控制单元；其特征在于：步进电机的电机轴前端，通过所述的联轴装置连接到针阀，步进电机的电机轴尾端连接到所述的编码器；所述的控制单元根据编码器的返回脉冲数计算并存储开度编码脉冲数，根据开度编码脉冲数和开度系数确定针阀的当前阀门开度，并且依照以下步骤自动校正针阀的开度零点和自动修正开度系数：

S110：令开度偏差KDd＝-1，PCd＝0，PEd＝0，连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd＝DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；

S120：令开度偏差KDd＝1，PCd＝0，PEd＝0，连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd＝DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；

S130：根据返回脉冲数PEd，确定阀门开度系数KDc＝PEd/KDm；

S140：令开度偏差KDd＝-1，连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd＝DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作，令开度编码脉冲数PEa＝0；

其中，PCd为失步脉冲数，PEd为返回脉冲数，EPs为行程终点判定值，KDm为最大开度设定值。

2.根据权利要求1所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构，其特征在于所述的联轴装置包括固定件和套筒与手柄组成的联轴节；步进电机通过固定件与针阀连接；套筒固定连接到电机轴前端，手柄固定在阀杆轴上；套筒内壁的滑槽与手柄外周的凸块啮合，将步进电机的转矩传递给针阀；套筒与手柄滑动配合，补偿针阀的轴向行程。

3.一种用于权利要求1所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S100：配置针阀初始参数，所述的针阀初始参数包括开度系数KDc，调节精度给定值ADz，行程终点判定值EPs和最大开度设定值KDm；

S200：进入调节循环，等待操作指令，接收阀门开度给定值KDs；

S210：根据开度编码脉冲数PEa计算当前阀门开度KD＝PEa/KDc；

S220：根据当前阀门开度KD和开度给定值KDs，计算开度偏差KDd＝KDs-KD；若|KDd|>ADz，转步骤S230，否则，返回调节循环入口S200；

S230：根据开度偏差KDd和开度系数KDc，确定驱动脉冲数DPc＝KDd*KDc；按照驱动脉冲数DPc发送驱动脉冲给步进电机；

S300：接收并记录编码器本调节循环内返回的返回脉冲数PEd；

S310：根据返回脉冲数PEd，计算并保存新的开度编码脉冲数PEa＝PEa+PEd；

S320：比较返回脉冲数PEd和驱动脉冲数DPc，计算失步脉冲数PCd＝|DPc-PEd|；

S400：进行针阀行程终点判断，若失步脉冲数PCd>EPs，判定针阀旋转到行程终点，转步骤S410；否则返回调节循环入口S200；

S410：根据开度偏差KDd判断阀门调节方向，若KDd<0，转步骤S420，否则，转步骤S430；

S420：判定针阀旋转到完全关闭位置，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；校正阀门开度零点，令开度编码脉冲数PEa＝0，退出调节循环，返回步骤S100；

S430：判定针阀旋转到最大开度位置，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；根据公式KDc＝PEa/KDm修正阀门开度系数KDc，退出调节循环，返回步骤S100。

4.根据权利要求3所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于步骤S100所配置的初始参数还包括偏差超限报警值ALs；在步骤S400和调节循环入口S200之间，还包括以下偏差超限报警的动作：

S500：进行偏差超限报警判断，若失步脉冲数PCd>ALs，转步骤S510，否则返回调节循环入口S200；

S510：发出偏差超限报警信息，返回调节循环入口S200。