[发明专利]一种基于速度控制器实现高速开关阀阀芯运动可控的方法

权利要求书

1.一种基于速度控制器实现高速开关阀阀芯运动可控的方法，其特征在于，

高速开关阀(6)的线圈通过电流检测器(5)与高速切换开关(4)相连，高速切换开关(4)有三个接触头，其中第一接触头(4-1)与第一电压源(2)相连、第二接触头(4-2)与第二电压源(3)相连、第三接触头(4-3)与电流检测器(5)相连；高速开关阀(6)内安装有位移传感器(7)用于获得高速开关阀阀芯运动状态；压力传感系统(8)与高速开关阀(6)相连实时获得电磁阀各工作口的压力状态；控制器(9)与位移传感器(7)、压力传感系统(8)相连；控制器(9)与占空比控制器(1)相连；占空比控制器(1)相连的输出分别连接第一电压源(2)和第二电压源(3)；控制器(9)与高速切换开关(4)相连，控制第三接触头(4-3)与其它接触头的连接状态；所述的控制器(9)包括速度闭环控制器(10)；

将高速开关阀的一个工作周期分为8个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比控制器(1)输出占空比进行高速开关阀的控制，一个周期内，所述方法包括如下步骤：

1)预加载激励阶段

在控制信号上升沿到来之前，控制器预先控制第三接触头与第一接触头连通，并预先触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为A的高频方波信号给第一电压源，第一电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流达到预加载电流值，所述预加载电流值小于开启电流；

2)预加载维持阶段

达到预加载电流值后，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为B的高频方波信号给第一电压源，第一电压源开始输出占空比为B的电压方波，在此电压方波的作用下，线圈电流一直保持在预加载电流值上做高频小幅的波动；

3)开启阶段

控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为C的高频方波信号给第一电压源，第一电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流上升，当线圈电流达到开启电流时开关阀开始打开，电流继续上升，此时电磁力随之上升，阀芯处于加速状态；当阀芯速度达到预设的开启缓冲速度V₁后，触发速度闭环控制器，阶段3)结束；

4)开启缓冲阶段

阀芯速度达到V₁后，控制器控制第三接触头与第二接触头连通，位移传感器将阀芯速度实时传递给速度闭环控制器；速度闭环控制器将阀芯速度作为输入量，实时与预设开启缓冲速度V₁进行比较，根据比较结果调整此阶段的占空比控制器的输出占空比D，第二电压源根据占空比的实时改变输出相应的电压，使阀芯速度稳定在开启缓冲速度V₁直至高速开关阀完全打开；

5)维持阶段

当高速开关阀完全打开后，控制器控制第三接触头与第一接触头连通，位移传感器向控制器输出信号，控制器此时触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为E的高频方波信号给电压源，第一电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，电流下降到开启维持电流上做波动，直至控制信号下降沿的到来，其中开启维持电流大于关闭电流；

6)关闭阶段

当控制信号下降沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为F的高频方波信号给第一电压源，第一电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流迅速下降至关闭电流，此时高速开关阀开始关闭，电压方波继续激励，电流继续下降，电磁力随之下降，阀芯所受合力增加，阀芯速度也持续升高；当阀芯速度达到预设的关闭缓冲速度V₂后，触发速度闭环控制器，阶段6)结束；

7)关闭缓冲阶段

阀芯速度达到V₂后，控制器控制第三接触头与第二接触头连通，位移传感器将阀芯速度实时传递给速度闭环控制器；速度闭环控制器将阀芯速度作为输入量，实时与预设关闭缓冲速度V₂进行比较，根据比较结果调整此阶段的占空比控制器的输出占空比G，第二电压源根据占空比的实时改变输出相应的电压，使阀芯速度稳定在关闭缓冲速度V₂直至高速开关阀完全关闭；

8)关闭维持阶段

当高速开关阀完全关闭，控制器控制第三接触头与第一接触头连通，位移传感器将信号传给控制器，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给第一电压源，第一电压源输出零电压，电流下降至零电流；直至下一个周期的到来。