面向阵列式开关阀的流量控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种面向阵列式开关阀的流量控制系统及控制方法，采用三位四通换向阀与两组并联阵列式开关阀对缸进行控制，降低了原有对液压缸单腔分别进行流入‑流出控制的复杂程度，简化控制算法；通过设置流量切换阈值，使每组并联阵列式开关阀通过基于脉码‑脉宽‑脉频调制结合的多阀复合控制信号进行大流量调节，使基于脉宽‑脉频调制结合的单阀复合控制信号对单个开关阀进行精细流量的偏差调控；选择的单个开关阀控制信号大小由基于流量偏差、阀口压差变化、阀开关次数的优化函数进一步决定；另外，通过开关优化分配策略，平均分配各阀开关次数，最大程度地减少数字阀控系统由于开关阀不断开关切换导致的疲劳磨损，进一步提高其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
面向阵列式开关阀的流量控制系统及控制方法
本专利技术涉及液压控制系统领域，具体涉及一种面向阵列式开关阀的流量控制系统及控制方法。
技术介绍
高性能阀门是大多数液压伺服系统的重要组成部分，伺服比例阀作为电液伺服系统的关键控制元件，由于其优越的精度控制性能，在电液伺服控制领域得到了广泛的应用，然而其存在对杂质的敏感性、高功耗高成本、低可靠性的缺点。随着液压技术与计算机技术的结合发展，电液数字控制系统应运而生，由于数字液压阀高效率、高经济性、高可靠性的特点，被认为是一种对传统比例伺服阀有一定竞争力的代替方案。在数字阀控系统中，开关阀的流量控制特性决定了缸的位置、速度控制性能，较为常见的是采用分布式流量控制单元模拟比例阀的四边控制，即通过每组流量控制单元的流量控制来模拟比例阀阀口单边的开度控制，其中流量控制单元可以是单个开关阀，也可以是多个并联连接的分布式开关阀。然而，上述基于流量控制单元的阀控系统或多或少存在流量控制的问题，由于单个开关阀控制流量较小，难以适用大流量控制场合，因此只能通过增加阀门数量，利用不同阀门的通断满足大范围流量调节的需求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向阵列式开关阀的流量控制系统，其特征在于，包括驱动器、阀脉冲信号控制模块、切换单元、控制算法模块、信号处理模块、三位四通换向阀、开关阀组合1、开关阀组合2、流量计、压力传感器、液压缸和位移传感器；所述的三位四通换向阀的A口连接开关阀组合1，B口连接开关阀组合2；所述的开关阀组合1、2还分别与液压缸的两腔相连；所述流量计与压力传感器设于液压缸两腔的连接油路上，分别用于检测缸两腔连接油路上的流量与压力；所述位移传感器设置于液压缸活塞杆上；所述的流量计、压力传感器、位移传感器的输出端与信号处理模块的输入端相连；所述的信号处理模块的输出端与控制算法模块相连；所述的控制算法模块输出端与切换单元...

【技术特征摘要】
1.一种面向阵列式开关阀的流量控制系统，其特征在于，包括驱动器、阀脉冲信号控制模块、切换单元、控制算法模块、信号处理模块、三位四通换向阀、开关阀组合1、开关阀组合2、流量计、压力传感器、液压缸和位移传感器；所述的三位四通换向阀的A口连接开关阀组合1，B口连接开关阀组合2；所述的开关阀组合1、2还分别与液压缸的两腔相连；所述流量计与压力传感器设于液压缸两腔的连接油路上，分别用于检测缸两腔连接油路上的流量与压力；所述位移传感器设置于液压缸活塞杆上；所述的流量计、压力传感器、位移传感器的输出端与信号处理模块的输入端相连；所述的信号处理模块的输出端与控制算法模块相连；所述的控制算法模块输出端与切换单元的输入端相连；所述的切换单元的输出端与阀脉冲信号控制模块的输入端相连；所述的阀脉冲信号控制模块的输出端与驱动器的输入端相连；所述的驱动器的输出端连接至三位四通换向阀与各开关阀上的电磁铁，用于控制各阀工作。


2.根据权利要求1所述的面向阵列式开关阀的流量控制系统，其特征在于，所述开关阀组合1、2均由多个并联连接的开关阀组成。


3.根据权利要求1所述的面向阵列式开关阀的流量控制系统，其特征在于，所述阀脉冲信号控制模块包括多阀控制模块、单阀控制模块。


4.根据权利要求3所述的面向阵列式开关阀的流量控制系统，其特征在于，所述的多阀控制模块的控制信号为脉码-脉宽-脉频控制信号复合而成，用于同时控制多个开关阀进行大流量调节；所述的单阀控制模块的控制信号为脉宽-脉频控制信号复合而成的脉冲信号，用于控制单个开关阀进行小流量的偏差调控；所述各开关阀的全开通流面积均设置成相等大小。


5.一种面向阵列式开关阀的流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：检测缸的实时位置信息，通过信号处理模块对检测信息进行降噪处理，得到准确值，并将该检测信息与目标信息进行对比；
S2：将上述比较跟踪的差值转化为目标流量与实际流量的实时差值，控制算法模块根据该差值的大小，判断是否达到流量切换阈值，并选择多阀控制信号或单阀控制信号来驱动开关阀，若目标流量与实际流量的差值大于流量切换阈值，则系统根据当前差值，选择多阀控制模块，通过控制算法得到接近当前目标流量的开关组合；
S3：基于S2，控制模块根据预选的阀开关组合，计算所需输出的脉码控制信号控制对应数量的开关阀开启，若此时计算的输出流量未达到所需的目标流量，并在此基础上，控制算法模块进一步判断流量偏差、阀口压差、开关切换次数的信息，并根据所述信息，计算所需输出的脉宽-脉频复合控制信号驱动剩余未开启的开关阀之一，控制该高频开关的开关阀对流量进行连续调节，使实际流量进一步逼近目标流量；
S4：基于S3得到的多阀控制信号，系统进行开关次数的优化分配，根据优化分配的结果，对开关阀输出多阀复合控制信号，此时，多阀控制周期结束；
S5：当判断目标流量与实际流量的差值小于流量切换阈值，此时系统将产生阀脉冲信号的多阀控制模块切换为单阀控制模块，同时关闭原来进行流量调节的开关阀，改为由每组开关阀中的一个开关阀进行流量控制；
S6：当仅使用单阀进行流量的偏差调控时，控制算法模块判断流量偏差、阀口压差、开关切换次数的信息，并根据所述信息，计算所需输出的脉宽-脉频复合控制信号，以驱动单个开关阀；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晖，张泽鑫，杜恒，卢凯，陈义平，王小康，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35