用于确定阀门的死区的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定比例控制阀（８）的死区的方法，该比例控制阀用于控制钻岩设备的致动器，该方法包括用电子Ｐ控制器（１２）来控制所述控制阀（８），并且用单独的位置检测器在坐标系中测量所述致动器的表示其移动的位置。通过所述控制阀（８）的Ｐ控制器与差值的乘积来确定所述死区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定比例控制阀的死区的方法，该比例控制阀用于控制钻岩设备的致动器，上述方法包括用电子P控制器来控制控制阀，并且用单独的位置检测 器在坐标系中测量致动器的表示其移动的位置。
技术介绍
在液压钻岩设备中，通过利用比例方向控制阀来控制作为钻臂的进给梁缸筒的 致动器。实际上，这涉及到在双向上控制致动器，借此，当阀门处于中间位置，即处于 0位置时，致动器不移动，而当阀芯在任一方向上位移时，致动器相对于阀芯的偏移以成 比例速度移动，从而使得，阀芯偏离0位置越多，致动器运行就越快。但注意在目前的控制系统中，当阀门运行时，在0点的两侧上都会形成通常被 称作死区的区域，在死区上，无论控制信号如何，都没有加压流体流向致动器。如果已知阀门的死区，则能通过处理死区并形成电控制信号，例如在从0位置 开始时死区的大小的初始偏移值来纠正控制，以使得控制信号的初始值与所需的误差相寸。但这实际上并不可行，其原因是死区根据阀门而变化。此外，死区在阀门的不 同运行方向上可能是不同的。不同的阀门还可具有不同大小的死区，因此，不存在纠正 此问题的一个单一值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，利用该方法，能比先前更精确地控制钻岩设备 的液压致动器的操作。根据本专利技术的方法的特征在于，该方法包括如下步骤(a)将用于控制控制阀(8)的P控制器的控制器增益的最初值设定为0，或者设 定为使得致动器不因为控制器增益的效应而移动的值，并且为致动器设定与其当前值不 同的目标值，由此，致动器的当前值与目标值之间的差确定了第一差值；(b)将用于控制控制阀的P控制器的预定步的大小的值增量加到控制器增益的值 上；(C)等待预定时间，以确立致动器的位置检测器给出的位置值是否表示致动器已 经开始移动；(d)如果根据位置检测器的位置值确定了致动器已经开始移动，则跳转至步骤 (f)；(e)重复步骤(b)至(C)，直到根据步骤(d)是时候跳转至步骤(f)；(f) 一直等到根据致动器的位置检测器，致动器的移动停止，并确定作为目标位 置与停止时刻位置之间的差值的第二差值；(g)根据步骤(h)和/或步骤ω确定至少一个偏移值，并将其存储在存储器中，以用于控制控制阀时补偿控制阀的死区；(h)作为根据步骤(d)的P控制器增益以及根据步骤(a)的第一差值的乘积来确定第一偏移值；⑴作为根据 步骤(d)的P控制器增益以及根据步骤(f)的第二差值的乘积来确定第二偏移值。本专利技术的基本思想是，为每个控制阀确定与在控制阀阀芯的移动范围中间的死 区相对应的至少一个控制偏移值，并在每次控制阀门时处理阀门运动方向上的死区。本 专利技术的一个实施例包括为每个控制阀确定两个运动方向上的与死区相对应的至少一个控 制偏移值，并用对应的偏移值在两个运动方向上控制阀门，以补偿阀门的死区。本专利技术的优点在于，如果需要的话，在控制系统中用简单的方法就能确定每个 阀门的性质，以及在阀门两个运动方向上的阀门特定的死区的性质，因此，在控制致动 器时，无论误差是纯粹由于阀门性质而产生的还是由于阀门性质与控制电子设备共同导 致的，都能实质上消除阀门的死区。附图说明现将结合附图更详细地描述本专利技术，其中，图1示意性地示出了钻岩设备的致动器；图2示意性地示出了比例方向控制阀的示例性特征曲线以及该控制器所需的控 制信号值；图3示意性地示出了适用于阀门和致动器的控制的解决方案的框图；图4示意性地示出了用于应用根据本专利技术的方法的流程图。为简明起见，附图中简要示出本专利技术的实施例。用相同的附图标记表示相似部 件。具体实施例方式图1示意性地示出了钻岩设备中的致动器。附图标记1示意性地表示基座，钻 臂3通过接头2而可转动地连接到基座。钻臂3可利用致动器(即液压缸4)绕接头2的 轴线转动，液压缸的一端利用接头5连接至基座1，而另一端对应地利用接头6而可转动 地连接至钻臂3。为控制液压缸4，可通过比例控制阀8将来自泵7的压力介质供入该液 压缸，从而，加压流体同样通过阀门8从液压缸4的另一端流入加压流体容器9。为控制 液压缸4，用控制单元10来控制比例控制阀，表示钻臂的旋转角度的传感器11也连接至 该控制单元。另外，附图示出了位于钻臂3端部的进给梁12，当正在岩石15中钻孔时， 沿进给梁连接至钻臂的钻机13和钻杆14移动。用于使得进给梁相对于钻臂转动的各种 旋转缸或旋转马达，以及用于使得钻机移动的进给装置和其他致动器通常为已知的，且 由于它们实质上不涉及本专利技术，因此不必在附图中示出，或者不必进行更详细的描述。图2示意性地示出了阀门的典型特征曲线，其中，直线A表示阀门的理论特征曲 线，即到达阀门的控制信号与经过阀门的加压流体的流之间的关系。相应地，直线Bl 和B2示出了阀门操作的实时控制信号以及经过阀门的加压流体的体积流。从附图可看出，控制信号与经过阀门的体积流之间的关系是控制信号为0时，体积流也为0，且根据控制信号的值，经过阀门的体积流在一个方向上或另一方向上 从零开始呈线性变化。实际上，由于阀门的性质或者由于阀门性质和控制电子设备的组合效应的原 因，在阀门的操作过程中存在死区，这个死区为图2中的+-20个单位。因此，在一个方 向或另一方向上经过阀门的体积流直到控制信号的值为20个单位才开始，且只有在上述 值以上，加压流体的体积流才与经过阀门的控制信号值相匹配。如果此状态为所有控制阀的理想状态，则能通过在控制单元中在阀门的控制信 号中设定死区所需的偏移量而容易纠正此状态。实际上，由于每个阀门的死区和每个阀 芯运动方向的死区都是单独的，因此，这并不可行。图3示意性地示出了适用于控制阀门驱动装置的方法的框图。该图示出了控制 器16，该控制器为控制单元的一部分，或者可通过计算机编程而形成，或者该控制器的 一部分位于控制单元内。控制器16被连接用以利用控制信号来控制控制阀8和致动器形 成的机构17，该控制信号与致动器的测量位置和期望位置之间的差值成比例，且此处总 体上称作控制。将控制器16称作P控制器，亦即，其控制阀门，并通过它控制致动器使 之与到达该控制器的控制信号直接成比例。此外，图中示意性地示出了加法单元18，控 制器16给出的偏移值和控制信号被送到加法单元以控制阀门。据此，在加法单元18中 产生用于控制阀的最终控制。通过首先对控制器进行的增益值0的设定或者进行控制阀不开始使加压流体流 入致动器的值的设定来执行阀门校准和致动器操作。此时，偏移值自然为0。此后，为 将要进行控制的致动器设定目标值，亦即，与当前位置不同的位置值，从而，例如在校 准1°的旋转角度或Irn的线性移动的过程中，致动器的当前位置与期望位置之间的差值 将为给定值。当然，与角度或者线性移动有关的其他数值也是可行的。只要增益值和差 值的乘积所提供的控制不产生致动器移动，P控制器增益的增益值就也可以是除0以外的 值。实际上，能以任意次序甚至同时地设定用于确定差值的增益值和目标值。由此，在 权利要求1的步骤(a)中，所意图的不是以所述的特定次序来确定值，而是设定次序可以 是任意上述次序。当P控制器增益为0时，阀门控制为0。这是由于该阀门控制在每一时刻都为 控制器增益与致动器差值的乘积。当控制器增益足够低时，致动器由于增益和差值的乘 积不超过阀门所需要的控制增益而不会移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定比例控制阀（８）的死区的方法，所述比例控制阀用于控制钻岩设备的致动器，所述方法包括用电子Ｐ控制器来控制所述控制阀，并且用单独的位置检测器在坐标系中测量所述致动器的表示其移动的位置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：　　（ａ）将用于控制所述控制阀（８）的所述Ｐ控制器的控制器增益的最初值设定为０，或者设定为使得所述致动器不因为所述控制器增益的效应而移动的值，并且为所述致动器设定与其当前值不同的目标值，由此，所述致动器的当前值与所述目标值之间的差确定了第一差值；　　（ｂ）将用于控制所述控制阀（８）的所述Ｐ控制器的预定步的大小的值增量加到所述控制器增益的值上；　　（ｃ）等待预定时间，以确立由所述致动器的位置检测器给出的位置值是否表示所述致动器已经开始移动；　　（ｄ）如果根据所述位置检测器的位置值确定了所述致动器已经开始移动，则跳转至步骤（ｆ）；　　（ｅ）重复步骤（ｂ）至步骤（ｃ），直到根据步骤（ｄ）是时候跳转至步骤（ｆ）；　　（ｆ）一直等到根据所述致动器的位置检测器，所述致动器的移动已经停止，并确定作为目标位置与停止时刻位置之间的差值的第二差值；　　（ｇ）根据步骤（ｈ）和／或步骤（ｉ）确定至少一个偏移值，并将其存储在存储器中，以用于在控制所述控制阀（８）时补偿所述控制阀（８）的死区；　　（ｈ）作为根据步骤（ｄ）的所述Ｐ控制器增益以及根据步骤（ａ）的所述第一差值的乘积来确定第一偏移值；　　（ｉ）作为根据步骤（ｄ）的所述Ｐ控制器增益以及根据步骤（ｆ）的所述第二差值的乘积来确定第二偏移值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤西普拉，马库斯塞雷莱，
申请(专利权)人：山特维克矿山工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]