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1、高速开关电磁阀的PWM控制及改进技术:中南工业大学(长沙41083)刘少军夏毅敏郭淑娟朱梅森、,、:与伺服阀,。,摘要比例阀相比高速开关电磁阀价格低廉抗污染力强但控制精度较差本文结合一个实际系统对近年来通过改进高速开关阀P双M控制技术以提高系统控制精度的方法作一简单介绍关键词:户四侧,离速开关电磁阀控制差动内佩方法、、高速开关电磁阀由于其结构简单价格便宜抗专用计算机污染能力强等特点,近年来在国外工程机械、汽车的液压伺服控制系统中得到r较为广泛的应用,但与伺服阀、比例阀相比,阀的控制精度较差。对此,国外有关学者从控制方法的改进方面做过不少的研究并取得
2、一些进展。本文就有关情况做一些介绍。1高速开关电磁阀控制及存在的问题图2高速开关阀控液压系统与伺服阀和,比例阀的连续控制方式不同高速开放大后送至阀的线圈控制阀l和阀2的开闭来控制活,关电磁阀采用脉冲流量控制方式如PFM(Pul*。塞的运动、Fre甲屺yMati‘》npAM,Amplitudene记ul)(例〕、(1)1WM控制方法M侧IulatiM(1、l{、C〔妇eM闭己ationon)代)和P认叼,图2所示系统中活塞杆的驱动力由油缸两端的seW以。,(PtilidthMlulation)等其中PWM控制方式比。,:=压力差来产生2一D,I。例如
3、若让阀直关闭(0)较常用有关P胃M的控制原理可见文献〔〕1,】〕,而阀按50%的占空比开闭则油缸两端将产生就高速开关阀的WM控制而言以下三点将对%的差压波形,。阀:50从而使活塞杆右移的控制精度产生不良影响(l)由于阀的开关动作而产生的流量脉动,可能图3(a)中的曲线l是实测所得的压差的平均值。影响系统的位置控制精度ll,DZ,△p与阀及阀2的占空比(刀)的关系曲线(2)阀的开关切换特性(阀的开关响应滞后)形其△p/△p。,中~是压差的无量纲化表示图中可见当。成零位死区图l为作者所测得的某系统中的高速开D,或D:接近于。时,△p=o,即有死区存在,
4、以目关阀的开关切换特性,其中细线为计算机发出的电信厂x/=0.5进行控x/x0号,粗线为系统中实1标值为x0制时的活塞位移实测表,,t二.一.。.301的油压力信号表l为ta6811悠验结果如图(b)所示实验中虽然在03.,,乙占124llb相应的滞后时间通常2.trn巧4-6s阀开关滞后时间为1.心1.‘d司了15Inso勺】10昌声尸010之OJ一/习脚(%)D(%)6.820‘一8(a)PWM控制下的(b)P双M控制方式下△p一D特性的实测结果1二图3高速开关阀P双咐控制实测结果:异,之间仍对阀l有开启要求(D0)但实际上由于阀图l阀的开关
5、特性测试结果的滞后,(:,D的值在阀的零位死区之间)。阀并未开(3)阀的非线性启,油路也无改变,因而活塞杆亦未能移动,结果使2液压系统高速开关阀户四M控制的一些改进技术。实际值与目标值之间一直保持着一稳态误差针对上节所提出的,一些问题国外一些学者对液(2)对滞后时间进行补偿的PWM控制方法压系统的高速开关阀P认rM控制方法采取了一些相应这一方法是首先测定实际阀的滞后时间,在决定。一的改进措施本文以个由两个二位三通阀和一个油占,,空比时根据一些控制理论对滞后时间加以考虑,PWM缸式执行器组成的液压系统为例对控制方法预先给予变调脉冲幅,以某种程度的加宽
6、从而抵消滞,2。及一些改进技术加以说明图为该系统的简图在。后带来的影响,活塞杆x这个系统中的位移被位移传感器测得并图3(a)中的曲线2是对滞后时间进行补偿时所经刀,,,,D转换后送人计算机计算机根据设定的目标得的实验曲线根据该曲线死区已经消失在与图:,】〕,,值计算误差信号然后根据WM方式进行幅变调2相同的实验条件下可使稳态误差消失但在目标,,。,节分别确定两个阀的占空比并将相应的控制指令值附近出现振荡这是由于当采用滞后补偿后系统.52·《机床与液压》难以产生很窄的脉冲所致)(3)差动P从M控制方法,,比较图3(a)中的曲线l和2可知采用对滞后,心
7、二、进行补偿的方法虽然可以消除死区现象但特性曲线d司-/的非线性并未得到改善,尤其是在零位附近,非线性(b)差动P从M控制实测结果现象十分严重采用差动1佩M控制方法,有望使该。一_问题得到某种程度的改善丫、二笼巨丰漏01阅屯一图4为差动P喇M方法的原理图为J’更清楚地八D件一(),,说明差动1WM方法的原理这里假定阀对控制信号。,电压的响应是理想的(不考虑滞后)而且对图2(a)差动P矾叭控制卜的(c)差动p钱M控制,所示系统认为油缸左腔油压Pa由阀l的占空比Dl△p一△D特性实测结果尸引起,相应地,p。由D:引起,并D二刀1-图5高速开关阀差动1拟
8、M控制实测结果且定义△一。,、DZ4△D二0情况DlD:这个体差异的存在导致r图5(b)中的位移曲线在图(a)所示为这里全
