[发明专利]一种消除电液伺服阀空载流量特性死区的软配磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及电液伺服阀空载流量特性死区颤振补偿技术，尤其是一种消除电液伺服阀空载流量特性死区颤振补偿方法。

背景技术

电液伺服阀的空载流量特性因阀口为负开口（见图1）而产生死区非线性，见图2。死区的存在会影响到电液控制系统的位置定位精度，使系统的输出产生振荡，严重时甚至导致系统不稳定。为消除电液伺服阀的死区，伺服阀加工多采用流量配磨的方法，通过流量配磨尽可能使阀成为零开口阀（正开口阀零位泄漏大）。配磨的加工方式使得生产效率和成品率非常低。

发明内容

为了克服已有机械加工配磨方法的生产效率低、成品率非常低的不足，本发明提供一种有效保证消除死区的同时、不影响电液伺服阀的生产和成品率的消除电液伺服阀空载流量特性死区的软配磨方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种消除电液伺服阀空载流量特性死区的软配磨方法，其在电液控制阀输入信号上叠加一个高频颤振信号，阀芯在此高频颤振信号产生颤振，通过调整高频颤振信号的幅值和频率产生颤振来减小或消除死区，所述高频颤振信号的幅值等于或大于死区值。

进一步，在死区消除的基础上，再进行空载流量线性规划，过程为：

首先，在实际测得空载流量特性的基础上，将空载流量和阀芯位移归一化后建立空载流量和阀芯位移的关系表格；

然后，将所需要的空载流量归一化后查表，并经线性插值得到所需要的归一化后的阀芯位移输入量；

再将得到的归一化的阀芯位移输入量转化为实际的所需要阀芯位移输入量；由实际的阀芯位移输入量得到所需要的流量，从而使空载流量特性线性化。

本发明的技术构思为：为更有效简便的消除死区，提出了消除空载流量特性死区的“软”配磨方法。由于该方法是通过数字控制技术实现的，为与传统机械加工配磨方法相区别，故称为“软”配磨。

在电液控制阀输入信号上叠加一个高频颤振信号，如在输入的三角信号（见图4）上叠加一个高频正弦信号，叠加后信号示意图如图5所示。阀芯在此高频颤振信号产生颤振。通过调整高频颤振信号的幅值和频率产生颤振来减小或消除死区。一般高频颤振信号的幅值应等于或大于死区值。在叠加后颤振信号的作用下，电液控制阀的流量特性的示意图如图6、图7和图8。当颤振幅值小于死区宽度时，只能部分消除死区（见图6）。当颤振幅值大于死区宽度时，可以完全消除死区（见图7）。在死区消除的基础上，再进行空载流量线性规划，以提高空载流量特性的线性度，获得线性流量增益（见图8），提高电液伺服阀静态性能。

本发明的有益效果主要表现在：采用颤振补偿技术可以减小或消除电液控制阀的死区，提高空载流量特性的线性度，获得线性流量增益，提高电液控制系统的控制精度和静动态性能。

附图说明

图1是负开口阀示意图。

图2是负开口阀的空载流量特性示意图。

图3是死区颤振补偿原理图，其中，（a）为具有死区的空载流量特性；（b）为颤振补偿后阀在一个颤振周期内的流量输出波形；（c）为叠加了正弦颤振信号的阀芯在一个颤振周期内的位移波形。

图4是没叠加颤振信号的三角输入信号的示意图。

图5是叠加了颤振信号的三角输入信号的示意图。

图6采用颤振补偿后的三角信号作用下的空载流量特性（死区减少）的示意图。

图7是采用颤振补偿后的电液控制阀的空载流量特性（死区消除）的示意图。

图8是采用颤振补偿和线性规划后的电液控制阀的空载流量特性。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图8，一种消除电液伺服阀空载流量特性死区的软配磨方法，即没有在输入信号上叠加一高频颤振信号（见图4），其流量输出特性具有死区非线性，如图2示意。当具有死区的电液控制阀采用颤振补偿技术（参见图3），既在输入信号上叠加一高频颤振信号（见图5），则通过高频颤振补偿其流量特性的死区会得到减小或消除，如图6、7、示意。所叠加的高频颤振信号的幅值一般应等于或大于死区值。

对颤振补偿后的空载流量特性进行线性规划，通过线性规划获得线性流量增益（见图8）。

在死区颤振补偿的技术上，本实施例解决空载流量特性线性流量增益所采用空载流量特性线性规划的技术方案是：首先，在实际测得空载流量特性的基础上，将空载流量和阀芯位移归一化后建立空载流量和阀芯位移的关系表格；然后，将所需要的空载流量归一化后查表，并经线性插值得到所需要的归一化后的阀芯位移输入量；再将得到的归一化的阀芯位移输入量转化为实际的所需要阀芯位移输入量；这样，由实际的阀芯位移输入量得到所需要的流量，从而使空载流量特性线性化。空载流量和阀芯位移归一化的目的是使所建立的表格和系统工作压力无关，适用于不同的系统工作压力。空载流量的线性规划必须建立在颤振补偿消除死区的基础上，因为此时空载流量和阀芯位移是单值函数，对应某一流量只有唯一的阀芯位移与其对应。否则，即使流量特性线性化了，但是阀芯位移死区仍然还是存在。