一种阀芯位置的控制方法、系统及控制模型的构建方法技术方案

本发明专利技术涉及一种阀芯位置的控制方法、系统及控制模型的构建方法，属于比例阀的控制技术领域。模型构建方法包括：(1)基于比例阀系统的参数，利用状态反馈模型构建状态反馈闭环系统的传递函数；(2)在上述状态反馈闭环系统中引入外环积分和阀芯位移反馈，获取经改进的模型传递函数；(3)配置模型期望极点，基于改进后的模型传递函数计算获取阀芯位置闭环控制系统所需参数，包括积分环节系数及伺服比例阀系统的状态反馈增益阵。该控制模型在构建过程中，基于状态反馈而引入外环积分和阀芯位移反馈，能充分考虑到系统存在的非线性和模型参数的不准确性，且能提高系统频宽，可以实现阀芯位置的精确控制，可广泛应用于比例阀的控制领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种阀芯位置的控制方法、系统及控制模型的构建方法


[0001]本专利技术涉及比例阀的控制
，具体地说，涉及一种基于积分补偿的状态反馈阀芯位置的控制方法与系统，及用于构建与该控制方法相匹配的控制模型的方法。

技术介绍

[0002]在工业、航空航天、军事工程等多领域，许多设备基于液压驱动器进行驱动，例如公开号为CN111891248A、CN111608972A等专利文献所公开的机器人，主要用于驱使行走系统的动作。在这些液压驱动器中，伺服阀得到了很好的发展与应用；而随着伺服比例技术的不断发展与创新，尤其是伺服比例技术与电子、计算机技术的紧密结合与不断的融合，伺服比例阀已达到能与伺服阀相媲美的层级，加上伺服比例阀具有传统比例阀所具有的可靠、耐用、使用维护成本低等优点，使基于伺服比例阀的液压位置控制具有广阔的应用前景与发展前景。
[0003]如公开号为CN210893507U、CN110907722A等的专利文献所公开的技术方案，比例阀通常包括衔铁、磁芯管、线圈与位移传感器，在工作过程中，对线圈施加激励电流而驱使衔铁动作；从而导致伺服比例阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阀芯位置的控制模型的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：初始构建步骤S1，根据目标伺服比例阀系统的参数，构建该伺服比例阀系统的状态空间模型；通过引入状态线性反馈控制律，而基于前述状态空间模型构建出状态反馈闭环系统的状态空间模型，并构建出与改进之后的状态空间模型相适配的初始传递函数G
K
(s)为其中，s为复变量，λ1、λ2、λ3为期望极点，T
s
是惯性环节时间，m
v
是阀芯组件总质量，K
p
是比例电磁铁电流力增益；积分引入步骤S2，在上述状态反馈闭环系统中引入外环积分和阀芯位移反馈，以对阀芯位置控制进行补偿，而获取经改进的模型传递函数G
v
(s)为其中，K
a
为积分环节系数；参数计算步骤S3，为四阶系统的模型传递函数G
v
(s)选定四个期望极点λ
01
、λ
02
、λ
03
、λ
04
，再基于模型传递函数G
v
(s)而计算获取阀芯位置闭环控制系统所需参数，包括积分环节系数K
a
及伺服比例阀系统的状态反馈增益阵K＝(k1,k2,k3)，且它们满足下式，其中，期望极点λ
01
、λ
02
、λ
03
、λ
04
与λ1、λ2、λ3满足下式，2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述伺服比例阀系统为单向电磁铁带复位弹簧式伺服比例阀，所述构建该伺服比例阀系统的状态空间模型的步骤包括：略去液动力对阀芯位移的影响，获取阀芯力平衡方程表示为其中，x
v
是阀芯位移；B
v
是粘性阻尼系数；K
f
是阀芯弹簧刚度；F
m
是比例电磁铁推力，满足F
m
＝K
p
·
i，i是电磁铁实际电流，其与控制给定电流u的关系为
基于上述阀芯力平衡方程，选取系统的比例电磁铁电流i、阀芯位移x
v
、阀芯速度作为系统状态变量，并令x1＝i，x2＝x
v
，指定x2为输出，可得伺服比例阀系统的状态空间表达式其中，其中，C＝[0 1 0]；引入状态线性反馈控制律u＝Kx+v，其中，v为参考输入；K＝(k1,k2,k3)为状态反馈增益阵，获取状态反馈闭环系统的状态空间表达式3.根据权利要求1或2所述的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括适应性验证步骤，用于对所述控制模型的非线性适应性进行验证，所述适应性验证步骤包括以下步骤：构建阀芯位置控制系统的非线性模型其...

【专利技术属性】
技术研发人员：金波，陈雷，郭强，晏丁烁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：