基于多路電磁換向閥二進(jìn)制流量調(diào)控的數(shù)字變量泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于液壓系統(tǒng)流量、壓力控制應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于多路電磁換向 閥二進(jìn)制流量調(diào)控的數(shù)字變量栗。
【背景技術(shù)】：
[0002] 液壓栗作為液壓系統(tǒng)的動力源，其性能直接影響著液壓系統(tǒng)的性能和效率。為了 提高液壓系統(tǒng)的能源利用效率和性能，目前多數(shù)液壓系統(tǒng)采用變量栗作為液壓系統(tǒng)的動力 源。目前液壓栗變流量技術(shù)主要分為變轉(zhuǎn)速和變排量兩種方式，變轉(zhuǎn)速控制方式組成的液 壓系統(tǒng)，由于剛度低震蕩大、響應(yīng)速度差、跟蹤性能不易保證等原因，仍處于理論研究階段。 [0003]變流量技術(shù)使用較多的方式為調(diào)節(jié)栗的排量。按照變排量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的不同，變量 栗又可分為基于比例閥控變量機(jī)構(gòu)、基于伺服閥控變量機(jī)構(gòu)、基于高速閥控變量機(jī)構(gòu)幾種。 對于這幾種變量栗控制技術(shù)，國內(nèi)外的許多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)從理論和實際應(yīng)用的角度 進(jìn)行了較多研究，并開始有較為成熟的產(chǎn)品出現(xiàn)。對于基于比例閥控變量機(jī)構(gòu)的栗，其優(yōu)點(diǎn) 在于：成本相對較低，對于油液要求較低。但存在的死區(qū)、滯環(huán)、動態(tài)響應(yīng)慢，精度低等特性， 導(dǎo)致這種變量栗僅能用于性能要求較低的液壓系統(tǒng)中。對于基于伺服閥控變量機(jī)構(gòu)的栗， 控制精度高，響應(yīng)特性好，不存在死區(qū)、滯環(huán)等現(xiàn)象，但在制造時要求的精度過高，使用中對 于油液的要求較高，導(dǎo)致了栗的使用成本較高，使用環(huán)境受限，同時這種栗的效率也較低。 基于高速開關(guān)閥控變量機(jī)構(gòu)的栗，其優(yōu)點(diǎn)在于易于進(jìn)行栗的數(shù)字控制，抗干擾能力強(qiáng)，對于 油液要求低，不存在非線性。缺點(diǎn)在于：閥的特性導(dǎo)致出現(xiàn)零位死區(qū)及飽和區(qū)、閥的流量脈 動大導(dǎo)致控制精度較差。因此如何在降低成本和環(huán)境要求的前提下，設(shè)計栗的排量控制方 式，使得栗具有控制精度高、響應(yīng)特性好、非線性程度低、不存在零位死區(qū)和滯環(huán)現(xiàn)象等優(yōu) 勢，是變排量栗設(shè)計過程中需要考慮的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的在于針對以上技術(shù)問題，提供了一種基于多路電磁換向閥二進(jìn)制流 量調(diào)控的數(shù)字變量栗，其利用二進(jìn)制編碼的原理，設(shè)計具有n個子模塊的多路電磁換向閥 替代栗中的高速開關(guān)閥控變量機(jī)構(gòu)，將輸出流量離散化，降低非線性度，零位死區(qū)、滯環(huán)等 現(xiàn)象，獲得在不同工況下，性能、效率、成本較優(yōu)的變量栗。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 基于多路電磁換向閥二進(jìn)制流量調(diào)控的數(shù)字變量栗，包括定量栗以及用于驅(qū)動定 量栗的電機(jī)，定量栗的出油口分為兩路，一路依次通過流量傳感器、壓力傳感器與主油路相 連通，另一路與基于二進(jìn)制編碼的多路電磁換向閥相連通，定量栗的另一路出油口和多路 電磁換向閥組成一個旁路溢流回路，用于調(diào)節(jié)主油路的壓力及流量；流量傳感器、壓力傳感 器均與控制系統(tǒng)中的信號處理電路相連，用于將主油路的壓力及流量信號進(jìn)行處理；信號 處理電路與A/D轉(zhuǎn)換器相連，用于將流量傳感器、壓力傳感器采集的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量 送至單片機(jī)；單片機(jī)根據(jù)接收的信號計算需要從多路電磁換向閥溢流的流量值，并按照與 最大溢流量的比例，將流量值換算成0~2n-l之間的整數(shù)并轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)輸出；單片機(jī) 將得到的二進(jìn)制數(shù)送入D/A轉(zhuǎn)換器得到整數(shù)值輸出，該整數(shù)值隨后送入編碼電路，得到一 串n位的二進(jìn)制編碼作為多路電磁換向閥中各子模塊的控制信號；多路電磁換向閥在功率 放大電路作用下，根據(jù)控制信號導(dǎo)通多路電磁換向閥進(jìn)行旁路溢流。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：還包括單向閥，定量栗的出油口通過單向閥后分為兩 路。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：多路電磁換向閥由n個子模塊組成，每個子模塊均能 夠通過功率放大電路和控制信號單獨(dú)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電磁換向閥的功能；當(dāng)為多路電磁換向閥 輸送n位二進(jìn)編碼的控制信號時，能夠分別控制多路電磁換向閥的n個子模塊處于不同的 工作狀態(tài)。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：若定量栗輸出流量為Q。，設(shè)多路電磁換向閥的最大 溢流量表示為Q_ x，多路電磁換向閥的子模塊個數(shù)為n，當(dāng)前需要的溢流量為Qa;將多 路電磁換向閥的最大溢流量離散成2 n_l份；每份的溢流量AQa= Qanax/2n_l ;模擬二進(jìn) 制運(yùn)算法則，n個子模塊的通過流量按2為比例從右至左依次遞增，即右數(shù)第1位子模 塊通過流量為2°* A Qa，第二位子模塊通過流量為21* A Qa，第n位子模塊通過流量為 2n 1 ? A (^;在單片機(jī)計算出需要的溢流量Q 3后，將該溢流量轉(zhuǎn)換為
的整數(shù)，則此時主油路流量為Q = Qc-N ? A Qa;由于N用n位二進(jìn)制數(shù)表示為
、則其中的N。~ Nnl即為多路電磁換向閥中各個子模塊相應(yīng)的控制信號；其中，□表示取整。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：單片機(jī)集成于定量栗，用于計算多路電磁換向閥需要 的旁路溢流量。
[0011] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：信號處理電路集成于定量栗，用于對壓力、流量信號進(jìn) 行濾波、放大、信號轉(zhuǎn)換及整流。
[0012] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 本發(fā)明提供的多路電磁換向閥的子模塊采用換向閥技術(shù)，放棄了比例閥或伺服閥 控變量機(jī)構(gòu)中節(jié)流口的使用，降低了對油液清潔度的要求，惡劣環(huán)境下工作的可靠性提高； 每個子模塊只有通、斷兩個狀態(tài)，消除了死區(qū)、滯環(huán)現(xiàn)象，提高了動態(tài)響應(yīng)速度和精度；由于 本發(fā)明所用多路電磁換向閥采用基于二進(jìn)制原理的方式進(jìn)行旁路溢流，通過n位二進(jìn)制控 制指令使各個子模塊同時動作，避免PWM波作用下高速開關(guān)閥控變量機(jī)構(gòu)的流量波動，提 高了響應(yīng)精度。
[0014] 進(jìn)一步，通過在定量栗的出油口設(shè)置單向閥，進(jìn)而起到保壓作用。
[0015] 進(jìn)一步，通過一次發(fā)送n位二進(jìn)制控制指令即可控制多路電磁閥動作，避免了 PWM 波發(fā)生電路設(shè)計，簡化了系統(tǒng)。
【附圖說明】：
[0016] 圖1是本發(fā)明基于多路電磁換向閥二進(jìn)制流量調(diào)控的數(shù)字變量栗的工作原理圖；
[0017] 圖中：1為多路電磁換向閥，2為定量栗，3為電機(jī)，4為單向閥，5為流量傳感器，6 為壓力傳感器。
[0018] 圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)原理圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明多路電磁換向閥工作原理圖。
【具體實施方式】：
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021] 本發(fā)明基于多路電磁換向閥二進(jìn)制流量調(diào)控的數(shù)字變量栗，栗體結(jié)構(gòu)如圖1所 示，包括多路電磁換向閥1、定量栗2、電機(jī)3、單向閥4、流量傳感器5、壓力傳感器6、電源、 功率放大電路、編碼電路、單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和信號處理電路。其中，所述流 量傳感器5、壓力傳感器6、電源、功率放大電路、編碼電路、單片機(jī)系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn) 換器、信號處理電路構(gòu)成控制部分。所述數(shù)字變量栗主體為定量栗2,變量栗的變量機(jī)構(gòu)包 括一個多路電磁換向閥1和控制模塊。多路電磁換向閥1由若干子模