[发明专利]一种比例电磁阀控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种比例电磁阀控制方法及控制系统，主控MCU根据电流传感器采集的阀芯驱动电流有效值计算颤振参数，并根据颤振参数产生占空比D_k的PWM颤振信号；PWM颤振信号发送给先导信号叠加模块，输出驱动电压U_P；驱动电压U_P经过功率放大模块后发送至比例电磁阀；位移传感器采集比例电磁阀阀芯位置，经检测电路处理为位置信号，位置信号与目标位置信号比较计算后，获取位移误差e_k发送给主控MCU处理后，获得颤振附加电流I_D，通过颤振附加电流I_D对颤振参数的计算进行闭环控制。本发明提升比例电磁阀的响应特性，提高阀芯位控制精度。

技术领域

本发明涉及一种比例电磁阀控制方法及控制系统，属于比例电磁阀电气控制技术领域。

背景技术

电液比例控制技术由于其高效的性能及低廉的价格，广泛的应用于工程机械各类执行机构当中，是现代工程机械的重要组成部分。电液比例控制技术的核心是电液比例电磁阀，在传统液压控制阀基础上，增加电-机械转换装置，将电信号转换为阀芯位移信号，线性成比例的控制液压系统的压力、流量或方向等参数。

电液比例控制技术的核心在于控制阀芯电流，控制器通过PWM(脉冲宽度调制)技术给阀芯施加具有一定幅值及频率的电压脉冲信号，在阀芯电磁线圈内形成相应的阀芯驱动电流，其幅值正比于阀芯的位移量。电磁线圈的电感效应使得作用于阀芯的驱动电流只能缓慢变化，因而驱动电流幅值较小时，无法克服弹簧的反作用力，使得阀芯存在一定的流量死区，影响了响应的速度性。并且，阀芯由静止改为运动状态时，需克服静摩擦力，存在“滞环”现象，增大了滞后，降低了响应的灵敏性。为此，可在阀芯驱动电流的基础上叠加一定的小幅电流，使阀芯始终处于微震动状态，将静摩擦力转为动摩擦力，从而改善其响应速度和响应灵敏度；这一小幅振动称之为“颤振”，这种控制方式称之为颤振控制。常用于颤振控制的电流波形为正弦波和三角波，两种不同的颤振波形对电磁阀运行产生不同的影响，从稳定直至发生振荡。由于颤振控制通过电磁感应，在阀芯线圈内形成颤振驱动电流，直接影响阀芯驱动。因此阀芯驱动特性对电磁阀控制电流驱动能力及产生的波形提出要求，即直接影响到颤振控制器的选型。

现有的技术方案中，颤振控制器的实现方式主要分为两种，叠加独立颤振、独立PWM颤振及寄生PWM颤振。叠加独立颤振通过增设特定的三角波/正弦波信号发生电路，在原有驱动电流的基础上叠加小幅电流信号。该方案的优势在于，颤振频率和幅值等参数可以单独调整，所产生的颤振波形与控制电流相互独立。独立PWM颤振以高频PWM波作为载波，通过改变PWM信号的占空比，并在载波上叠加较低频率的颤振波形，在阀芯内形成包含颤振信号的驱动电流。该方案的优势在于，颤振信号的生成算法更简单化，颤振频率和幅值等参数也可以单独调整。寄生PWM颤振直接以低频PWM为载体，当PWM频率小于电磁阀的响应频率时，在驱动阀芯的过程中，产生近似三角形波的充放电波形，即形为寄生颤振。该方案的优势在于，颤振电流的产生过程无需进行复杂的参数调整。

现有的技术方案中，通过增设额外的信号发生电路产生颤振的方式，其产生颤振信号的频率和振幅由电路硬件参数决定，颤振信号一经确定，在实际使用过程中不能更改；通过利用低频PWM驱动阀芯时的充放电过程，产生类似三角形波电流作为颤振信号的方式中，颤振电流的幅值和频率由PWM信号的幅值、频率和占空比共同决定，从而无法独立调节寄生电流的幅值和频率。以上方案在实际使用过程中均使用单一波形的颤振控制方式，驱动不同类型的比例电磁阀的过程中，仅靠幅值和频率的调整往往无法得到满意的颤振控制效果，限制了颤振控制器的适用性。并且以上方案均受流量死区的影响，无法在比例电磁阀启动过程中，快速的达到最佳的工作状态，影响比例电磁阀控制的响应速度和响应灵敏度。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的控制器颤振控制方式单一，适用性低的问题，本发明提供一种比例电磁阀控制方法及控制系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：