本发明专利技术提出一种基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路、方法及装置，控制电路包括信号发生处理电路、基准信号单元、颤振信号补偿电路、前馈补偿电路及伺服阀，以简单电路结构的方式代替复杂的软件算法，将颤振信号叠加至伺服阀所需的直接控制信号上，省去了软件算法，避免了软件算法的执行复杂性，降低CPU处理器的开支，加快了伺服阀的响应速度，从而提升控制品质；而且在已知伺服阀被控趋势下，根据被控趋势的需要，基于前馈补偿电路实现对伺服阀的前馈补偿调整，避免软件抗干扰对抗及软件算法循环周期的影响，进一步巩固伺服阀的控制效果。效果。效果。
【技术实现步骤摘要】
基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路、方法及装置
[0001]本专利技术涉及伺服阀控制的
，更具体地，涉及一种基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路、方法及装置。
技术介绍
[0002]电液伺服阀是电液伺服控制以及燃油控制系统中的关键元件，是一种接收模拟电信号后，相应输出调制的电流和压力的液压控制阀，是电气控制部分和液压执行部分的接口，实现小信号控制大功率的放大元件。电液伺服阀具有动态相应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。
[0003]在实际工作过程中，电液伺服阀的运动组件和阀腔的相对运动必然形成摩擦力，此外，阀的运动组件之间通常存在机械间隙，可能加重静态摩擦，造成伺服阀卡堵的现象发生，为减少摩擦影响，降低伺服阀卡堵概率，保证电液伺服阀灵敏的控制性能，通常在电液伺服阀的控制信号上叠加一个100Hz～400Hz的低频小振幅的颤振信号，但在数字式电子控制器中，通常使用软件控制算法叠加颤振信号至电液伺服阀的控制信号上，但会使软件算法变得复杂，如2016年12月21日，中国专利技术专利(公布号：CN106246986A)中就公开了一种集成式颤振信号自适应比例阀放大器，包括颤振控制闭环、阀位控制闭环、颤振叠加算法单元及采样电流单元，通过智能信号处理算法，从电流中准确提取颤振幅值和颤振频率，输入到颤振信号自适应闭环控制算法中，计算得出新的适应阀芯位置、阀前后压差和流量的颤振幅值和频率，虽然能够实现伺服阀芯往复运动的全行程最小滞环和高动态响应特性，简化硬件电路设计，但涉及到复杂的算法执行和处理过程，增加软件主循环执行时间，占用CPU处理器资源，不利于控制品质的提升。
[0004]此外，考虑自动控制领域，在已知伺服阀被控趋势的情况下，通常采用前馈控制的方式消除不利影响，在数字式电子控制器中，使用软件接收、判断信号，执行前馈补偿算法，再输出前馈控制信号至电液伺服阀，但在实际工作过程中，因软件抗干扰措施及循环周期的影响，往往不能第一时间将前馈输出，反而影响了伺服阀的控制效果。
技术实现思路
[0005]为解决当前通过软件算法保障伺服阀控制性能的方式具有算法执行时间长，占用资源多且反馈时间长的问题，本专利技术提出了一种基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路、方法及装置，以简单电路结构的方式代替复杂的软件算法，降低CPU处理器的开支，加快伺服阀的响应速度，从而提升控制品质。
[0006]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，包括：
[0008]信号发生处理电路、基准信号单元、颤振信号补偿电路、前馈补偿电路及伺服阀；
[0009]信号发生处理电路连接基准信号单元，配置基准信号单元的信号输出频率，基准信号单元输出基准频率信号A；信号发生处理电路输出伺服阀控制所需的模拟电信号B，模
拟电信号B传输至颤振信号补偿电路，被放大为伺服阀控制所需的初始电信号，初始控制信号从颤振信号补偿电路的输入端输入，以基准频率信号A的频率为标准，与初始电信号一起转换为叠加在颤振信号补偿电路输出端上的初始颤振信号C；
[0010]前馈补偿电路连接颤振信号补偿电路，当前馈补偿电路的输入端存在前馈信号输入时，叠加在颤振信号补偿电路输出端上的初始颤振信号C增大；否则，叠加在颤振信号补偿电路输出端上的初始颤振信号C不变；
[0011]颤振信号补偿电路的输出端连接伺服阀，初始电信号和变化的初始颤振信号C叠加，作为伺服阀的直接控制信号，控制伺服阀。
[0012]通过采用上述技术方案，完全基于信号发生处理电路、基准信号单元、颤振信号补偿电路等这些硬件电路，将颤振信号叠加至伺服阀所需的直接控制信号上，省去了软件算法，避免了软件算法的执行复杂性，降低CPU处理器的开支，加快了伺服阀的响应速度，从而提升控制品质；而且在已知伺服阀被控趋势下，根据被控趋势的需要，基于前馈补偿电路实现对伺服阀的前馈补偿调整，避免软件抗干扰对抗及软件算法循环周期的影响，进一步巩固伺服阀的控制效果。
[0013]进一步地，所述信号发生处理电路包括用于产生原始数字量信号的单片机及用于将原始数字量信号转化为模拟电信号的D/A转换器，单片机的第一输出端连接D/A转换器的输入端，D/A转换器的输出端连接颤振信号补偿电路；单片机的第二输出端连接基准信号单元的输入端，在初始化阶段，为基准信号单元配置其信号输出频率。
[0014]通过采用上述技术方案，在利用单片机产生原始数字量信号时，引入D/A转换器实现数字量信号至模拟量信号的转换，从而转变成伺服阀控制所需的模拟信号，而单片机对基准信号单元的信号输出频率的配置，可以保证基准信号单元在此频率配置下，稳定的输出控制电路所需的基准频率信号。
[0015]进一步地，所述颤振信号补偿电路包括输入调节模块、运算放大器N1、输出控制模块、传输电阻R5及采样电阻R13，基准信号单元连接输入调节模块的一端，输入调节模块的另一端连接运算放大器N1的同相输入端，D/A转换器的输出端分别连接运算放大器N1的反向输入端及传输电阻R5的一端，传输电阻R5的另一端分别连接输出控制模块的一端、采样电阻R13的一端及前馈补偿电路，输出控制模块的另一端连接伺服阀，采样电阻R13的另一端接地。
[0016]进一步地，初始控制信号为运算放大器N1的同相输入端的输入电压。
[0017]通过采用上述技术方案，基准信号单元输出的基准频率信号的振幅通过输入调节模块调整，以运算放大器N1的同相输入端的输入电压为初始控制信号，跟随基准频率信号的频率，D/A转换器输出模拟电信号至运算放大器N1的反向输入端，运算放大器N1优化了颤振信号补偿电路，初始控制信号与模拟电信号依次通过传输电阻R5、采样电阻R13完成信号传输及颤振信号的发生，再结合前馈补偿电路的补偿，通过输出控制模块输出伺服阀的直接控制信号，使叠加在电液伺服阀直接控制信号上的颤振信号更加精确，改善了伺服阀液压件的滞后特性。
[0018]优选地，所述前馈补偿电路包括放电模块及采样模块，放电模块与采样模块连接，放电模块内设有第一开关V6，采样模块内设有第二开关V7及与第二开关V7串联的采样电阻R12，采样电阻R12的另一端接地，传输电阻R5连接第二开关V7，当前馈补偿电路的输入端存
在前馈信号输入时，放电模块放电，第一开关V6及第二开关V7均导通，采样电阻R12与采样电阻R12并联，颤振信号补偿电路输出端的颤振信号C增大；放电模块放电完成，颤振信号补偿电路输出端的颤振信号C恢复。
[0019]通过以上技术方案，当前馈补偿电路的输入端存在前馈信号输入时，颤振信号补偿电路输出端的颤振信号C增大，放电模块放电完成，颤振信号补偿电路输出端的颤振信号C恢复，即取消前馈补偿，通过放电模块的充放电，根据伺服阀被控趋势的需要，实现前馈调整，省却复杂的软件算法控制，电路结构简单，进一步提升伺服阀的控制品质。
[0020]进一步地，所述基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，其特征在于，包括：信号发生处理电路(1)、基准信号单元(2)、颤振信号补偿电路(3)、前馈补偿电路(4)及伺服阀(5)；信号发生处理电路(1)连接基准信号单元(2)，配置基准信号单元(2)的信号输出频率，基准信号单元(2)输出基准频率信号A；信号发生处理电路(1)输出模拟电信号B，模拟电信号B传输至颤振信号补偿电路(3)，被放大为伺服阀(5)控制所需的初始电信号，初始控制信号从颤振信号补偿电路(3)的输入端输入，以基准频率信号A的频率为标准，与初始电信号一起转换为叠加在颤振信号补偿电路(3)输出端上的初始颤振信号C；前馈补偿电路(4)连接颤振信号补偿电路(3)，当前馈补偿电路(4)的输入端存在前馈信号输入时，叠加在颤振信号补偿电路(3)输出端上的初始颤振信号C增大；否则，叠加在颤振信号补偿电路(3)输出端上的初始颤振信号C不变；颤振信号补偿电路(3)的输出端连接伺服阀(5)，初始电信号和变化的初始颤振信号C叠加，作为伺服阀(5)的直接控制信号，控制伺服阀(5)。2.根据权利要求1所述的基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，其特征在于，所述信号发生处理电路(1)包括用于产生原始数字量信号的单片机(11)及用于将原始数字量信号转化为模拟电信号的D/A转换器(12)，单片机(11)的第一输出端连接D/A转换器(12)的输入端，D/A转换器(12)的输出端连接颤振信号补偿电路(3)；单片机(11)的第二输出端连接基准信号单元(2)的输入端，在初始化阶段，为基准信号单元(2)配置其信号输出频率。3.根据权利要求2所述的基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，其特征在于，所述颤振信号补偿电路(3)包括输入调节模块(31)、运算放大器N1、输出控制模块(32)、传输电阻R5及采样电阻R13，基准信号单元(2)连接输入调节模块(31)的一端，输入调节模块(31)的另一端连接运算放大器N1的同相输入端，D/A转换器(12)的输出端分别连接运算放大器N1的反向输入端及传输电阻R5的一端，传输电阻R5的另一端分别连接输出控制模块(32)的一端、采样电阻R13的一端及前馈补偿电路(4)，输出控制模块(32)的另一端连接伺服阀(5)，采样电阻R13的另一端接地。4.根据权利要求3所述的基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，其特征在于，初始控制信号为运算放大器N1的同相输入端的输入电压。5.根据权利要求3所述的基于前馈补偿和颤振补偿的伺服阀控制电路，其特征在于，所述前馈补偿电路(4)包括放电模块(41)及采样模块(42)，放电模块(41)与采样...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓波，袁伟，白燕羽，洪丽，任广华，周中秋，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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