一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，包括微型高压泵和控制系统，所述微型高压泵包括高压泵头、压力传感器、出液管、进液管、压缩弹簧、主动轮、从动轮、凸轮、同步带、直流电机、增量式光电编码器、光电开关、高压泵体、并连接头、第一柱塞杆、第二柱塞杆；所述控制系统包括MCU、专用运动控制器、运动梯形图发生器、闭环PID调节器、电机位置解码器、电机功率驱动器。本实用新型专利技术提供的一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，从电机扭矩上保证压缩弹簧工作的扭矩匹配，并降低对于机械安装的精度需求，从而给检测系统提供稳定的流量、以及更高的检测精度，减小对于机械双凸轮运动曲线的严格精确度。

A control system of micro high pressure pump with double closed loop pulse suppression

【技术实现步骤摘要】
一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统
本技术涉及液压
，具体涉及一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统。
技术介绍
现有的高压泵由于双凸轮泵的机械工作原理，可能由于凸轮曲线及安装位置误差，导致阿基米德螺旋线出现变异，以及由于压缩弹簧工作系数不匹配，均导致高压泵压力脉动。凸轮曲线是依据阿基米德螺旋线加工，保证推杆匀速运动，两凸轮相位差180°，加工精度，弹簧弹性系数，安装精度满足情况下，电机每转动1°，出液量0.001uL，理论上电机扭矩大于负载扭矩，并匀速运动状况下恒流，并恒压，但是实际工作时高压泵对液体进行挤压加压，弹簧压缩和舒张过程由于压力不一样，如果液体压力过大会超过电机扭矩，会导致电机不是匀速转动，另外由于单向阀的周期性开闭，压力必然在某一个区间范围内周期性波动之外还会加上上述原因导致的扰动。电机克服负载转矩过程中，只有电机的扭矩大于最大负载扭矩才能保证压力恒定，但是由于实际应用时压力是连续可设定的，不同压力对应负载扭矩不一样，常规做法是只要一运行就让电机工作在大于系统最大压力时的负载扭矩，对于开环的步进电机或者直流电机这种形式是不可控的，而且电机长期处于最大功率状态也会影响电机寿命。
技术实现思路
本技术提供了一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，从电机扭矩上保证压缩弹簧工作的扭矩匹配，并降低对于机械安装的精度需求，从而给检测系统提供稳定的流量、以及更高的检测精度，减小对于机械双凸轮运动曲线的严格精确度的依赖度。本技术采用如下技术方案：一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，包括微型高压泵和控制系统，所述微型高压泵包括高压泵头、压力传感器、出液管、进液管、压缩弹簧、主动轮、从动轮、凸轮、同步带、直流电机、增量式光电编码器、光电开关、高压泵体、并连接头、第一柱塞杆、第二柱塞杆；所述高压泵头通过压缩弹簧连接所述高压泵体，所述并联接头连接所述高压泵头并设置在所述高压泵头上方，所述进液管与所述出液管均连接所述高压泵头，所述进液管与所述出液管均设置在所述高压泵头下方，所述出液管上设置有压力传感器，所述直流电机设置在所述高压泵体的远离所述高压泵头的一侧，所述直流电机的输出轴连接所述主动轮，所述主动轮通过同步带连接所述从动轮，所述从动轮设置在所述高压泵体的紧邻直流电机的一侧，所述直流电机远离输出轴的一侧设置增量式光电编码器，所述第一柱塞杆与第二柱塞杆设置在所述高压泵头内部，所述第一柱塞杆连接所述进液管，所述第二柱塞杆连接所述出液管，所述凸轮设置在所述高压泵体内部，所述凸轮同轴连接所述从动轮，所述压力传感器、光电开关、直流电机和增量式光电编码器均连接控制系统；所述控制系统包括MCU、专用运动控制器、电机功率驱动器；所述光电开关与增量式光电编码器连接所述MCU，所述压力传感器通过压力采集电路连接所述MCU，所述MCU连接通过通讯接口连接所述专用运动控制器，所述专用运动控制器包含运动梯形发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器，所述梯形运动发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器集成在所述专用运动控制器上，所述专用运动控制器通过所述闭环PID控制器连接所述电机功率驱动器，所述专用运动控制器通过所述电机位置解码器连接所述增量式光电编码器，所述增量式光电编码器还连接所述直流电机，所述电机功率驱动器连接所述直流电机。进一步地，所述出液管上还设置有第一单向阀。进一步地，所述第一柱塞杆与第二柱塞杆之间设置有第二单向阀。在第一柱塞杆与第二柱塞杆之间设置第二单向阀可以防止回流。进一步地，所述凸轮的数量为两个，所述两个凸轮同轴连接。进一步地，所述压力采集电路包括第一连接器P1、第一放大器U1、第二放大器U2、第一到第六电阻R1-R6、第一到第六电容C1-C6；所述电机功率驱动器包括第七芯片U7、第二直流电机接口P2、第一三极管Q1、第六电解电容E6、第十八到第二十一电容C18-C21、第二十二电容C22、第十九电阻R19、第二十二电阻R22、第二十四电阻R24、第二十七电阻R27、第二十九电阻R29；所述专用运动控制器包括第四芯片U4、第二有源晶振Y2、第三电解电容E3、第一电容C1、第二电容C2、第十四电容C14、第十六电容C16、第二十三电阻R23、第十一电容组R11、第四电容组R4、第五电容组R5、第十电容组R10、第三增量式光电编码器接口P3、第二十八电阻R28、第三十到第三十五电阻R30-R35。进一步地，所述专用运动控制器中第十一电容组R11、第四电容组R4、第五电容组R5、第十电容组R10均包含八个电阻。本技术的有益效果为：(1)通过运动专用控制器组成闭环系统，内部集成PID控制器，保证电机在一定扭矩下运动，即在双凸轮阿基米德曲线正确的状况下通过电控系统辅助曲线更精确的运动，避免单向阀切换(主要原因)，液体压力，安装误差，加工误差等对系统的扰动，并通过第二闭环进行补偿，进一步减小脉动。(2)采用专用运动控制器，在一个芯片内集成了数字式运动控制器的全部功能，进而拥有一个快速、准确的运动控制系统。(3)根据设定压力值大小改变电机扭矩，优化电机运行参数，有利于高压泵电机寿命延长，避免长电机期高负荷运行。(4)通过压力传感器检测液路压力值，对异常压力进行报警。附图说明图1为本技术所述的一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统的整体结构示意图。图2为本技术中高压泵的结构示意图。图3为本技术中控制系统的结构示意图。图4为本技术控制系统工作流程示意图。图5为本技术中压力采集电路的放大电路连接图。图6为本技术中电机功率驱动器的放大电路连接图。图7为本技术中专用运动控制器的放大电路连接图。附图中，高压泵头1、出液管2、压力传感器3、进液管4、压缩弹簧5、从动轮6、同步带7、主动轮8、直流电机9、增量式光电编码器10、高压泵体11、并联接头12。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的详细说明。如图1所示，一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，包括微型高压泵和控制系统。如图2所示，所述微型高压泵包括高压泵头1、压力传感器3、出液管2、进液管4、压缩弹簧5、主动轮8、从动轮6、凸轮、同步带7、直流电机9、增量式光电编码器10、光电开关、高压泵体11、并连接头、第一柱塞杆、第二柱塞杆；所述高压泵头1通过压缩弹簧5连接所述高压泵体11，所述并联接头12连接所述高压泵头1并设置在所述高压泵头1上方，所述进液管4与所述出液管2均连接所述高压泵头1，所述进液管4与所述出液管2均设置在所述高压泵头1下方，所述出液管2上设置有压力传感器3和第一单向阀，所述直流电机9设置在所述高压泵体11的远离所述高压泵头1的一侧，所述直流电机9的输出轴连接所述主动轮8，所述主动轮8通过同步带7连接所述从动轮6，所述从动轮6设置在所述高压泵体11的紧邻直流电机9的一侧，所述直流电机9远离输出轴的一侧设置增量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，其特征在于，包括微型高压泵和控制系统，所述微型高压泵包括高压泵头、压力传感器、出液管、进液管、压缩弹簧、主动轮、从动轮、凸轮、同步带、直流电机、增量式光电编码器、光电开关、高压泵体、并连接头、第一柱塞杆、第二柱塞杆；所述高压泵头通过压缩弹簧连接所述高压泵体，并联接头连接所述高压泵头并设置在所述高压泵头上方，所述进液管与所述出液管均连接所述高压泵头，所述进液管与所述出液管均设置在所述高压泵头下方，所述出液管上设置有压力传感器，所述直流电机设置在所述高压泵体的远离所述高压泵头的一侧，所述直流电机的输出轴连接所述主动轮，所述主动轮通过同步带连接所述从动轮，所述从动轮设置在所述高压泵体的紧邻直流电机的一侧，所述直流电机远离输出轴的一侧设置增量式光电编码器，所述第一柱塞杆与第二柱塞杆设置在所述高压泵头内部，所述第一柱塞杆连接所述进液管，所述第二柱塞杆连接所述出液管，所述凸轮设置在所述高压泵体内部，所述凸轮同轴连接所述从动轮，所述压力传感器、光电开关、直流电机和增量式光电编码器均连接控制系统；/n所述控制系统包括MCU、专用运动控制器、电机功率驱动器；所述光电开关与增量式光电编码器连接所述MCU，所述压力传感器通过压力采集电路连接所述MCU，所述MCU连接通过通讯接口连接所述专用运动控制器，所述专用运动控制器包含运动梯形发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器，梯形运动发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器集成在所述专用运动控制器上，所述专用运动控制器通过所述闭环PID控制器连接所述电机功率驱动器，所述专用运动控制器通过所述电机位置解码器连接所述增量式光电编码器，所述增量式光电编码器还连接所述直流电机，所述电机功率驱动器连接所述直流电机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双闭环脉动抑制微型高压泵控制系统，其特征在于，包括微型高压泵和控制系统，所述微型高压泵包括高压泵头、压力传感器、出液管、进液管、压缩弹簧、主动轮、从动轮、凸轮、同步带、直流电机、增量式光电编码器、光电开关、高压泵体、并连接头、第一柱塞杆、第二柱塞杆；所述高压泵头通过压缩弹簧连接所述高压泵体，并联接头连接所述高压泵头并设置在所述高压泵头上方，所述进液管与所述出液管均连接所述高压泵头，所述进液管与所述出液管均设置在所述高压泵头下方，所述出液管上设置有压力传感器，所述直流电机设置在所述高压泵体的远离所述高压泵头的一侧，所述直流电机的输出轴连接所述主动轮，所述主动轮通过同步带连接所述从动轮，所述从动轮设置在所述高压泵体的紧邻直流电机的一侧，所述直流电机远离输出轴的一侧设置增量式光电编码器，所述第一柱塞杆与第二柱塞杆设置在所述高压泵头内部，所述第一柱塞杆连接所述进液管，所述第二柱塞杆连接所述出液管，所述凸轮设置在所述高压泵体内部，所述凸轮同轴连接所述从动轮，所述压力传感器、光电开关、直流电机和增量式光电编码器均连接控制系统；
所述控制系统包括MCU、专用运动控制器、电机功率驱动器；所述光电开关与增量式光电编码器连接所述MCU，所述压力传感器通过压力采集电路连接所述MCU，所述MCU连接通过通讯接口连接所述专用运动控制器，所述专用运动控制器包含运动梯形发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器，梯形运动发生器、闭环PID调节器和电机位置解码器集成在所述专用运动控制器上，所述专用运动控制器通过所述闭环PID控制器连接所述电机功率驱动器，所述专用运动控制器通过所述电机位置解码器连接所述增量式光电编码器，所述增量式光电编码器还连接所述直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜瑜，黄智宇，吕双君，陈国丽，张腾，
申请(专利权)人：重庆工业赋能创新中心有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50