[发明专利]用于控制流体操作致动器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体操作致动器，且更特定而言，涉及一种基于流体操作致动器的差压来控制流体操作致动器的位置的方法和装置。

背景技术

流体操作致动器使用通常包括缸中活塞的致动器转换流体压力到工件上。尽管可使用各种合适流体，施加到致动器的流体通常包括例如气动或液压流体。气动操作致动器通常用于需要空气的可压缩性或者用于获得更高流率和因此更快响应时间，而在需要高致动力时通常采用液压操作致动器。两种流体都具有优点且在一些情形下，可使用气动或液压流体。

流体操作致动器的位置通常利用在本领域中被称作“定位器”的一组装置来控制。定位器被设计成响应于使用者/操作者输入或者环境条件的变化（诸如作用于致动器上的负载的变化）来控制流体操作致动器的位置。市场上通常发现的现有产品包括不同混杂和复杂程度的定位器，从使用简单机械反馈机构来控制致动器位置的定位器到结合了机械、电子和软件技术的组合来提供更高控制能力的更复杂的定位器。

所采用的特定定位器通常取决于两个性能标准，即，速度和稳定性。现有设计的显著问题在于必须在这两个性能标准之间做出折中。随着致动速度增加，控制系统的稳定性降低直到控制系统变得总体上不稳定。致动速度在很大程度上由定位器可提供的流体流量决定。这个问题的一个确立的解决方案是向定位器和致动器定位系统添加外部增压器。这些增压器向致动器提供更高的流体流量水平，从而加速该系统的响应。但是，速度增加常常增加额外增压器的成本和复杂性以及需要额外的管件。

现有产品的另一问题涉及控制系统对于包含于定位器内部的控制阀内的部件内变化和非线性的敏感性。这些变化可由环境变化造成，诸如温度和方位，或者随时间变化，诸如漂移和磨损。除了其它因素，可由摩擦造成部件的非线性。为了与这些变化和非线性问题作斗争，在定位器的算法内通常需要额外复杂性和成本。

发明内容

本发明使得定位器能具有接近或超过装有外部增压器的系统的致动速度，同时维持稳定性而无需增压器的额外成本和复杂性。

本发明克服与包含于定位器内部的控制阀内的部件的变化和非线性相关联的问题。

方面

根据本发明的一方面，一种用于控制流体操作致动器的定位器，流体操作致动器包括第一流体腔室第二流体腔室（110），该定位器包括：

第一流体管道，其联接到第一流体腔室；

第二流体管道，其联接到第二流体腔室；以及，

差压控制器，其适于基于第一流体腔室与第二流体腔室之间的差压来控制到第一流体管道和第二流体管道的流体供应。

优选地，该定位器还包括差压传感器，其适于测量第一流体腔室与第二流体腔室之间的差压。

优选地，定位器还包括流体控制阀，其包括：

流体入口，其联接到加压流体源；

第一流体出口，其联接到第一流体管道；

第二流体出口，其联接到第二流体管道。

优选地，定位器还包括联接到致动器的位置传感器。

优选地，该差压控制器还适于基于所需致动器位置和测量的致动器位置来生成所需差压。

优选地，该差压控制器还适于比较所需差压与测量的差压。

优选地，该定位器还包括膜片组件，其联接到该致动器，该膜片组件包括：

先导腔室；

第一偏压腔室；以及，

第二偏压腔室。

优选地，先导腔室包括先导入口和先导膜片。

优选地，第一偏压腔室包括第一偏压膜片，以及联接到第一流体管道的第一流体端口，以及在所述第一流体管道内的压力作用于第一偏压膜片上以在第一方向中偏压膜片组件。

优选地，当第一偏压腔室内的流体压力达到阈值时致动流体控制阀到第一位置。

优选地，第二偏压腔室包括第二偏压膜片和联接到第二流体管道的第二流体端口，以及在所述第二流体管道中的压力作用于第二偏压膜片上以在第二方向中偏压膜片组件。

优选地，当第二偏压腔室内的流体压力达到阈值时致动流体控制阀到第二位置。

优选地，该膜片组件联接到流体控制阀。

根据本发明的另一方面，一种用于控制流体操作致动器的定位器，该流体操作致动器包括第一流体腔室第二流体腔室，该定位器包括：

流体控制阀；

第一流体管道，其联接到流体控制阀的第一出口和第一流体腔室；

第二流体管道，其联接到流体控制阀的第二出口和第二流体腔室；以及，