[发明专利]一种压电式电液伺服阀及其控制方法

说明书

本发明提供了一种压电式电液伺服阀及其控制方法，通过压电驱动的方案控制伺服阀的前置级压力，进而控制伺服阀主阀芯的位移及输出流量。包括压电驱动装置、控制器、LVDT位移检测装置、固定挡板、节流器及阀芯，LVDT位移检测装置采集阀芯位移信号，发送给控制器；控制器接收伺服阀输入信号与阀芯位移信号，输出控制信号；压电驱动装置接收控制信号，控制电液伺服阀产生可控的前置级压力，产生驱动阀芯的作用力；固定挡板与压电驱动装置形成可变节流孔。本发明通过压电驱动的方案，构成一种全新的电液伺服阀可变节流方案，通过电气闭环完成伺服阀的完整控制策略，具有耐污染、装调方便，性能可靠的优点。

技术领域

本发明涉及压电伺服驱动领域，具体地，涉及一种压电式电液伺服阀及其控制方法。

背景技术

力矩马达式喷档结构电液伺服阀具有体积小、重量轻、控制精度高、响应速度快等优点，是经典的电液伺服阀结构，其结构形式在过去的数十年里基本没有实质性的变化，但对于力矩马达电液伺服阀仍存在一些问题难以解决：(1)力矩马达伺服阀结构复杂，研制难度大。力矩马达电液伺服阀的零件加工精度要求较高，零件需要精密配合、配对。(2)伺服阀自激振荡问题。力矩马达伺服阀内弹性结构多，在磁弹簧、弹簧管、反馈杆等弹性元件以及油源脉动的综合作用下，力矩马达式电液伺服阀的啸叫问题一直也是电液伺服阀调试和使用中难以根除的问题。(3)力矩马达输出能力瓶颈。为提高伺服阀动态性能，需要提高前置级液压放大级和力矩马达的输出能力。然而，一方面力矩马达受磁滞影响较大，为限制非线性，衔铁的位移有限；另一方面，力矩马达电磁力矩系数增大的同时，磁弹簧刚度亦相应增大，为保证阀的动态性能，需要相应增加弹簧管刚度，从而使伺服机构重要单点故障控制点——弹簧管工作在更恶劣的条件下，降低伺服阀的稳定性和可靠性。

目前，传统力矩马达电液伺服结构复杂、力矩马达输出能力有限，传统电液伺服阀结构形式已延续了几十年，亟需利用现有技术对传统电液伺服阀进行改进和发展。而压电驱动方式灵活，驱动力性能优异，可以借助于压电驱动技术进行伺服阀结构方面改进工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种压电式电液伺服阀及其控制方法。

根据本发明提供的一种压电式电液伺服阀，包括压电驱动装置、控制器、LVDT位移检测装置、固定挡板、节流器及阀芯，其中：

LVDT位移检测装置采集阀芯位移信号，发送给控制器；

控制器接收伺服阀输入信号与阀芯位移信号，输出控制信号；

压电驱动装置接收控制信号，控制电液伺服阀产生可控的前置级压力，产生驱动阀芯的作用力；

固定挡板与压电驱动装置形成可变节流孔。

优选地，所述压电驱动装置包括压电执行器和可移动喷嘴，压电执行器和可移动喷嘴紧固连接。

优选地，所述可移动喷嘴和固定挡板之间的间隙形成可变节流孔，压电驱动装置根据接收的控制信号调节可变节流孔的孔径。

优选地，可变节流孔形成的液阻特性与控制信号成比例关系。

优选地，伺服阀的输出流量与控制信号成比例关系。

优选地，还包括复位弹簧，复位弹簧设置在压电驱动装置上，

当压电驱动装置收到控制信号运动时，压缩复位弹簧；

当压电驱动装置无信号输入时，复位弹簧复位压电驱动装置。

优选地，还包括固连结构，所述固连结构一端与压电执行器连接，另一端与可移动喷嘴连接。

优选地，固连结构上设置有对压电执行器复位的复位弹簧。

优选地，所述前置级压力是由压电驱动装置运动产生，进而驱动阀芯位移成比例运动。