[发明专利]一种可调节动态特性和压力冲击的数字活塞及其控制方法

权利要求书

1.一种可调节动态特性和压力冲击的数字活塞，其特征在于包括占空比控制器(1)、电压源组(2)、第一高速开关阀(3)、第二高速开关阀(4)、活塞(5)、位移传感系统(6)、压力传感系统(7)、速度闭环控制器(8)和控制器(10)；

所述第一高速开关阀(3)与活塞(5)的排油口相连，第二高速开关阀(4)与活塞(5)吸油口相连；位移传感系统(6)、压力传感系统(7)实时获得活塞的运动状态和活塞容腔内的压力状态；控制器(10)分别与位移传感系统(6)、压力传感系统(7)相连获取活塞运动状态和容腔内的压力状态信息；控制器(10)的输出端口与占空比控制器(1)相连可控制其输出所需的占空比，所述电压源组包含两个电压源，其中第一电压源(2-1)与第一高速开关阀(3)的线圈连接，第二电压源(2-2)与第二高速开关阀(4)的线圈连接，所述占空比控制器(1)具有两个输出端口，分别连接两个电压源，可同时向两个电压源独立地输出所需的占空比；速度闭环控制器(8)与控制器(10)相连。

2.一种权利要求1所述可调节动态特性和压力冲击的数字活塞的控制方法，其特征在于，

数字活塞的一个工作周期分为排油和吸油两个阶段；排油阶段时，第一高速开关阀(3)打开，第二高速开关阀(4)关闭，吸油阶段时，第二高速开关阀(4)打开，第一高速开关阀(3)关闭；

所述的第一高速开关阀(3)和第二高速开关阀(4)的一个完整工作周期分为预开启阶段、开启阶段、开启维持阶段、关闭阶段和关闭维持阶段；每个阶段均是由控制器(10)通过占空比控制器(1)控制电压源组(2)输出相应的占空比的电压来实现；

所述的控制方法具体为：

当数字活塞需要向负载排油时，控制器(10)控制占空比控制器(1)向第二电压源输出关闭占空比，第二电压源(2-2)输出关闭电压控制与活塞(5)吸油口相连的第二高速开关阀(4)关闭；控制器(10)控制占空比控制器(1)向第一电压源输出开启占空比，第一电压源(2-1)输出开启电压控制与活塞(5)排油口相连的第一高速开关阀(3)开启；随后活塞开始向负载进行排油；

排油阶段，位移传感系统实时检测活塞的运动速度，若活塞运动速度大于设定的阈值速度V_drain，则位移传感系统将此时活塞的运动速度实时传递给速度闭环控制器，速度闭环控制器将活塞速度作为输入量，第一电压源的开启占空比作为输出量；控制器(10)控制占空比控制器(1)向第一电压源输出较低的开启占空比，得到较低的开启驱动电压，使得第一高速开关阀(3)启动时间变长，动态性能减弱，减缓数字活塞排出油液的速度，减小第一高速开关阀高速开启对容腔造成的压力冲击；若活塞运动速度小于设定阈值V_drain时，则不对第一高速开关阀动态特性进行调整；

当数字活塞进入吸油状态时，控制器(10)控制占空比控制器(1)向第一电压源输出关闭占空比，第一电压源(2-1)输出关闭电压控制与活塞(5)排油口相连的第一高速开关阀(3)关闭，控制器(10)控制占空比控制器(1)向第二电压源输出开占空比，第二电压源(2-2)输出开启电压控制与活塞(5)吸油口相连的第二高速开关阀(4)开启，活塞进行吸油；

吸油阶段，位移传感系统实时检测活塞的运动速度，若检测到活塞运动速度小于设定的阈值速度V_draw，则位移传感系统将此时活塞的运动速度实时传递给速度闭环控制器，速度闭环控制器将活塞速度作为输入量，第二电压源的开启占空比作为输出量，控制器控制占空比控制器向第二电压源输出开启占空比，得到较高的开启驱动电压，使得第二高速开关阀启动时间变短，动态性能增强，加快数字活塞吸入油液的速度，提高数字活塞的充液效率；若活塞运动速度大于设定阈值速度V_draw时，则不对第二高速开关阀动态特性进行调整。

3.如权利要求2所述可调节动态特性和压力冲击的数字活塞的控制方法，其特征在于，所述的V_drain为活塞运动最大速度的70％。

4.如权利要求2所述可调节动态特性和压力冲击的数字活塞的控制方法，其特征在于，所述的V_draw为活塞运动最大速度的30％。