[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

说明书

本发明公开了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，属于高速开关阀控制领域。将高速开关阀的一个工作周期分为多个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比，使电压源输出相应占空比的电压方波，进行高速开关阀高动态控制。在高速开关阀开启、关闭阶段中，在初始阶段采用较大的电压驱动(关闭阶段采用较大的负电压)，当速度达到设定值时(速度可根据用户期望进行调整)，为降低阀芯受到刚性冲击而产生的损耗，利用速度闭环控制器对占空比进行实时调整，使开启阶段和关闭阶段的最终速度的数值维持在较低的水平。本发明可以兼顾动态特性和柔性启闭，提高高速开关阀性能并延长其寿命。

技术领域

本发明涉及高速开关阀控制领域，尤其涉及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。

背景技术

高速开关阀接收来自泵阀控制器的电信号，即脉冲信号。每接受一个脉冲信号，高速开关阀就完成一个快速的开关动作。为了使阀芯实现高速运动，通常在阀芯的开启和关闭阶段分别加上一个较高的正向电压和较高的反向电压，使阀中的感应电流快速上升，其产生的电磁力快速上升并达到一个较大值，最终使阀芯加速并最终达到一个较高速度。这导致了在每个周期阀完全开启和关闭时，阀芯会对阀体、阀座等相关硬件产生较大的刚性冲击，使造成阀芯等相关部件的损伤。

高速开关阀同时也是高频开关阀，其接受的脉冲信号的频率非常高。阀芯在阀开启和关闭时产生的刚性冲击也是高频率的。这种高频周期性的刚性冲击对阀体的损伤不可忽视，会缩短高速开关阀的使用寿命。

但若过于追求阀芯保护，采用较低的电压对高速开关阀的开启阶段进行激励，采用零电压对关闭阶段进行激励，则阀芯运动速度较慢，虽然撞击力度降低，但是降低了动态特性，无法匹配高频控制需求。如何兼顾动态特性和柔性启闭是现有技术中的亟待解决的技术问题。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，当其用于调控电压源输出时，可以通过信号的占空比控制电压源输出相应占空比的电压方波，从而改变电压源的输出。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

发明内容

针对现有技术的不足，本文提出了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。

本发明公开了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，高速开关阀的线圈通过电流检测器与高速切换开关相连，高速切换开关有三个接触头，其中第一接触头与第一电压源相连、第二接触头与第二电压源相连、第三接触头与电流检测器相连；高速开关阀内安装有位移传感器用于获得高速开关阀阀芯运动状态；压力传感系统与高速开关阀相连实时获得电磁阀各工作口的压力状态；控制器与位移传感器、压力传感系统相连，获得高速开关阀的阀芯位置和运动速度；控制器实时获得压力传感系统中的数据，从而计算出当前状态下的系统开启电流和关闭电流。控制器与占空比控制器相连；占空比控制器相连的输出分别连接第一电压源和第二电压源；控制器与高速切换开关相连，控制第三接触头与其它接触头的连接状态；所述的控制器包括速度闭环控制器；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；