一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于流體傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，包括先導(dǎo)閥閥體、電機(jī)械轉(zhuǎn)換器、閥套驅(qū)動(dòng)桿與閥芯驅(qū)動(dòng)桿，還包括信號(hào)采集與處理單元，信號(hào)采集與處理單元包括閥芯位移傳感器、閥套位移傳感器、閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器、給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器、位移（開(kāi)度）給定信號(hào)發(fā)生器、位移（開(kāi)度）信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器、PWM信號(hào)發(fā)生器、電磁鐵電壓信號(hào)變送器、差動(dòng)電壓放大器、閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線、電流信號(hào)取樣器和U′/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明通過(guò)對(duì)先導(dǎo)閥電機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件參數(shù)的實(shí)時(shí)在線采集，并采用閥芯與閥套位移差動(dòng)信號(hào)對(duì)先導(dǎo)閥的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)提高先導(dǎo)閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度及其開(kāi)度控制信號(hào)靈敏度和精度的目的。
【專利說(shuō)明】
一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于流體傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，該裝置通過(guò)對(duì)先導(dǎo)閥電機(jī)械轉(zhuǎn)換器元件參數(shù)的實(shí)時(shí)在線采集，并采用閥芯與閥套位移差動(dòng)信號(hào)對(duì)先導(dǎo)閥的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)提高先導(dǎo)閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度及其開(kāi)度控制靈敏度和精度的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]先導(dǎo)閥是電液控制系統(tǒng)使用廣泛的組件之一，主要由先導(dǎo)閥和電機(jī)械轉(zhuǎn)換器組成，集機(jī)械、電子、液壓等多個(gè)器件于一體。目前對(duì)于采用先導(dǎo)控制方式的大流量比例流量閥，采用的控制原理是在先導(dǎo)閥基礎(chǔ)上，增加主閥閥芯位置檢測(cè)裝置構(gòu)成了位置閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)閥的輸出特性直接決定了被控制介質(zhì)的流量特性，從而會(huì)影響整個(gè)大流量比例流量閥裝置的響應(yīng)速度和控制精度，進(jìn)而影響到被控制設(shè)備的動(dòng)作、產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率等。因此，提升先導(dǎo)閥的響應(yīng)速度和控制精度具有重要的意義。
[0003]針對(duì)提高先導(dǎo)閥的響應(yīng)特性及控制精度，現(xiàn)有研究從先導(dǎo)閥的電磁、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制策略等方面開(kāi)展了研究，但現(xiàn)有方法從單一參數(shù)改進(jìn)方面開(kāi)展，閥的性能提升有限。本發(fā)明提出同時(shí)從機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制兩方面出發(fā)，采用閥芯位移和閥套位移的差動(dòng)信號(hào)提取絕對(duì)位移(開(kāi)度)參數(shù)，并用差動(dòng)信號(hào)對(duì)先導(dǎo)閥的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行控制，有效提高先導(dǎo)閥的響應(yīng)速度、控制精度等動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，旨在提高先導(dǎo)閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和控制精度，公開(kāi)一種采用差動(dòng)信號(hào)對(duì)先導(dǎo)閥的閥開(kāi)度進(jìn)行檢測(cè)及控制的技術(shù)方案。
[0005]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，包括先導(dǎo)閥閥體和電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，先導(dǎo)閥閥體包括閥套和閥芯，電機(jī)械轉(zhuǎn)換器設(shè)有兩個(gè)繞組，兩個(gè)繞組的線架分別經(jīng)閥套驅(qū)動(dòng)桿和閥芯驅(qū)動(dòng)桿與先導(dǎo)閥閥套和閥芯相連，還包括信號(hào)采集與處理單元，信號(hào)采集與處理單元包括閥芯位移傳感器、閥套位移傳感器、閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器、給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器、位移(開(kāi)度)給定信號(hào)發(fā)生器、位移(開(kāi)度)信號(hào)轉(zhuǎn)換器、電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器、PWM信號(hào)發(fā)生器、電磁鐵電壓信號(hào)變送器、差動(dòng)電壓放大器、閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線、電流信號(hào)取樣器和U'/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器，閥芯驅(qū)動(dòng)桿與閥芯位移傳感器的可動(dòng)部件連接，閥套驅(qū)動(dòng)桿和閥套位移傳感器的可動(dòng)部件連接，閥套位移傳感器與閥芯位移傳感器的輸出端與閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器的一輸入端連接，位移(開(kāi)度)給定信號(hào)發(fā)生器的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器的另一輸入端連接，給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器的輸出端和位移(開(kāi)度)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，位移(開(kāi)度)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器的一輸入端連接，電流信號(hào)取樣器的輸入端和閥套繞組外接線連接，電流信號(hào)取樣器的輸出端和UVU信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，IT/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器的另一輸入端連接，電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器的輸出端和PWM信號(hào)發(fā)生器的輸入端連接，PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端和電磁鐵電壓信號(hào)變送器的輸入端連接，電磁鐵電壓信號(hào)變送器的輸出端和差動(dòng)電壓放大器的輸入端連接，差動(dòng)電壓放大器的輸出端分別和閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線連接。
[0006]本裝置差動(dòng)控制的原理為:閥芯驅(qū)動(dòng)桿和閥芯位移傳感器的可動(dòng)部件一起運(yùn)動(dòng)，閥套驅(qū)動(dòng)桿和閥套位移傳感器的可動(dòng)部件一起運(yùn)動(dòng)，閥套位移傳感器與閥芯位移傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器得到位移(開(kāi)度)差動(dòng)信號(hào)，位移(開(kāi)度)差動(dòng)信號(hào)通過(guò)給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器與給定位移(開(kāi)度)信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)算實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器輸出信號(hào)經(jīng)位移(開(kāi)度)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成O?1V的電壓信號(hào)；電流信號(hào)取樣器通過(guò)自身取樣電阻采集閥套繞組外接線信號(hào)，電流信號(hào)取樣器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)U'/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成O?1V的電壓信號(hào)，IT/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)與位移(開(kāi)度)轉(zhuǎn)換器信號(hào)的輸出信號(hào)一起輸入電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器，進(jìn)行電壓信號(hào)比較運(yùn)算后，輸入到PWM信號(hào)發(fā)生器，PffM信號(hào)發(fā)生器發(fā)出相應(yīng)占空比的PffM控制信號(hào)，該P(yáng)ffM控制信號(hào)通過(guò)電磁鐵電壓信號(hào)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)O?1V的電壓信號(hào)，通過(guò)差動(dòng)電壓放大器分別輸出給閥芯繞組外接線和閥套繞組的外接線，以驅(qū)動(dòng)閥芯和閥套同時(shí)向相反方向移動(dòng)，從而提高先導(dǎo)閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和開(kāi)度精度。
[0007]現(xiàn)有大比例流量閥用先導(dǎo)閥特性受機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制策略等影響，性能長(zhǎng)期無(wú)法得到提升。本發(fā)明同時(shí)從閥體機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制策略兩方面進(jìn)行研究，提出對(duì)閥芯和閥套的相對(duì)位移進(jìn)行測(cè)量，獲得兩者的差動(dòng)信號(hào)，由現(xiàn)有的單閥芯位移檢測(cè)改變?yōu)橥瑫r(shí)檢測(cè)閥芯和閥套位移，由現(xiàn)有的單純控制閥芯位移改變?yōu)橥瑫r(shí)控制閥芯和閥套向相反的方向運(yùn)動(dòng)，這樣就使得在同等測(cè)量和控制條件下的閥芯開(kāi)度測(cè)量精度和閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度得到明顯提升。本發(fā)明可以用作大流量比例閥的先導(dǎo)閥，也可單獨(dú)作為一種高速、高精度比例閥，在生產(chǎn)領(lǐng)域的流體控制系統(tǒng)中具有廣闊應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:1_先導(dǎo)閥閥體，2-電機(jī)械轉(zhuǎn)換器，3-閥套驅(qū)動(dòng)桿，4-閥芯驅(qū)動(dòng)桿，5-閥芯位移傳感器，6-閥套位移傳感器，7-閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器，8-給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器，9-位移給定信號(hào)發(fā)生器，10-位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器，11-電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器，12-PWM信號(hào)發(fā)生器，13-電磁鐵電壓信號(hào)變送器，14-差動(dòng)電壓放大器，15-閥芯繞組外接線，16-閥套繞組外接線，17-電流信號(hào)取樣器，18-1/ /U信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，包括先導(dǎo)閥閥體1、電機(jī)械轉(zhuǎn)換器2、閥套驅(qū)動(dòng)桿3與閥芯驅(qū)動(dòng)桿4，還包括信號(hào)采集與處理單元，信號(hào)采集與處理單元包括閥芯位移傳感器5、閥套位移傳感器6、閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器7、給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器8、位移給定信號(hào)發(fā)生器9、位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器10、電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器11、P麗信號(hào)發(fā)生器12、電磁鐵電壓信號(hào)變送器13、差動(dòng)電壓放大器14、閥芯繞組外接線15、閥套繞組外接線16、電流信號(hào)取樣器17和U, /U信號(hào)轉(zhuǎn)換器18，閥芯驅(qū)動(dòng)桿4與閥芯位移傳感器5的可動(dòng)部件連接，閥套驅(qū)動(dòng)桿3和閥套位移傳感器6的可動(dòng)部件連接，閥套位移傳感器6與閥芯位移傳感器5的輸出端與閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器7的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器7的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器8的一輸入端連接，位移給定信號(hào)發(fā)生器9的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器8的另一輸入端連接，給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器8的輸出端和位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器10的輸入端連接，位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器10的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器11的一輸入端連接，電流信號(hào)取樣器17的輸入端和閥套繞組外接線16連接，電流信號(hào)取樣器17的輸出端和IT/U信號(hào)轉(zhuǎn)換器18的輸入端連接，U' /U信號(hào)轉(zhuǎn)換器18的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器11的另一輸入端連接，電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器11的輸出端和PWM信號(hào)發(fā)生器12的輸入端連接，PffM信號(hào)發(fā)生器12的輸出端和電磁鐵電壓信號(hào)變送器13的輸入端連接，電磁鐵電壓信號(hào)變送器13的輸出端和差動(dòng)電壓及放大環(huán)節(jié)14的輸入端連接，差動(dòng)電壓及放大環(huán)節(jié)14的輸出端分別和閥芯繞組外接線15、閥套繞組外接線16連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種差動(dòng)控制的先導(dǎo)閥裝置，包括先導(dǎo)閥閥體(I)、電機(jī)械轉(zhuǎn)換器(2)、閥套驅(qū)動(dòng)桿(3)與閥芯驅(qū)動(dòng)桿(4)，其特征在于還包括信號(hào)采集與處理單元，信號(hào)采集與處理單元包括閥芯位移傳感器(5)、閥套位移傳感器(6)、閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器(7)、給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器(8)、位移給定信號(hào)發(fā)生器(9)、位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器(10)、電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器(11)、PWM信號(hào)發(fā)生器(12)、電磁鐵電壓信號(hào)變送器(13)、差動(dòng)電壓放大器(14)、閥芯繞組外接線(15)、閥套繞組外接線(16)、電流信號(hào)取樣器(17)和IT /U信號(hào)轉(zhuǎn)換器(18)，閥芯驅(qū)動(dòng)桿(4)與閥芯位移傳感器(5)的可動(dòng)部件連接，閥套驅(qū)動(dòng)桿(3)和閥套位移傳感器(6)的可動(dòng)部件連接，閥套位移傳感器(6)與閥芯位移傳感器(5)的輸出端與閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器(7)的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動(dòng)減法器(7)的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器(8)的一輸入端連接，位移給定信號(hào)發(fā)生器(9)的輸出端與給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器(8)的另一輸入端連接，給定反饋信號(hào)運(yùn)算減法器(8)的輸出端和位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器(10)的輸入端連接，位移信號(hào)轉(zhuǎn)換器(10)的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器(11)的一輸入端連接，電流信號(hào)取樣器(17)的輸入端和閥套繞組外接線(16)連接，電流信號(hào)取樣器(17)的輸出端和I//U信號(hào)轉(zhuǎn)換器(18)的輸入端連接，I//U信號(hào)轉(zhuǎn)換器(18)的輸出端和電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器(11)的另一輸入端連接，電壓信號(hào)調(diào)節(jié)器(11)的輸出端和PWM信號(hào)發(fā)生器(12)的輸入端連接，PWM信號(hào)發(fā)生器(12)的輸出端和電磁鐵電壓信號(hào)變送器(13)的輸入端連接，電磁鐵電壓信號(hào)變送器(13 )的輸出端和差動(dòng)電壓放大器(14)的輸入端連接，差動(dòng)電壓放大器(14 )的輸出端分別和閥芯繞組外接線(15 )、閥套繞組外接線(16 )連接。
【文檔編號(hào)】F16K31/04GK105864485SQ201610360290
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月28日
【發(fā)明人】王旭平, 郝小星, 徐東文, 梁翼龍
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)