[发明专利]压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀及其控制方法，属于微流体控制领域。

背景技术

小流量控制应用以及微流体控制领域的伺服阀是一种重要的小、微流量调控元件，其性能是决定流体高精度控制应用的关键。现有的小、微流量控伺服阀多采用喷嘴挡板式伺服阀，虽然该伺服阀具有精度高、响应速度较快等优点，但喷嘴加工精度高、成本贵，而且实际工作中可能存在高频啸叫，进而使得弹簧管组件失效，进而可靠性差。实际上，小、微流量调控领域应用的伺服阀动态特性要求适中而稳定性要求突出，所以开发出一种综合性能较好、成本低、新型的伺服阀具有重要的研究意义和广泛的应用价值，为此本发明提出一种压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀。

发明内容

本发明是为了解决现有的小、微流量控伺服阀可靠性差的问题，从而提供一种压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀及其控制方法。

压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀，它包括主阀体、导阀体和伺服阀控器；

所述主阀体内设置有一号固定阻尼孔、位移传感器、二号固定阻尼孔、滑阀腔体和五号流道；

导阀体内设置有一号可变节流口、二号可变节流口、压电液制动弹性膜组件、一号流道、二号流道、三号流道和四号流道；

滑阀腔体内置有一号平衡弹簧、滑阀和二号平衡弹簧；滑阀腔体侧壁上设置有出液口、一号进出液口、二号进出液口和进液口；

滑阀是由第一阀芯、第二阀芯、第三阀芯和一根位于阀芯中心的连接杆构成，所述第一阀芯、第二阀芯、第三阀芯通过一根位于阀芯中心的连接杆连接；滑阀的第一阀芯、第二阀芯和第三阀芯将滑阀腔体分成四个互不连通的区域，分别为区域一、区域二、区域三和区域四，其中，区域一是滑阀腔体的内壁和第一阀芯之间的区域，区域二是第一阀芯和第二阀芯之间的区域，区域三是第二阀芯和第三阀芯之间的区域，区域四是第三阀芯和滑阀腔体的内壁之间的区域；所述滑阀能够在滑阀腔体内做直线往复运动；

一号平衡弹簧位于区域一内，其两端分别压在滑阀腔体的内壁和第一阀芯的侧壁上；二号平衡弹簧位于区域四内，其两端分别压在第三阀芯的侧壁和滑阀腔体的内壁上；

在一号平衡弹簧与二号平衡弹簧正常状态下，滑阀的第一阀芯覆盖在一号进出液口，滑阀的第二阀芯覆盖在出液口，滑阀的第三阀芯覆盖在进液口；

滑阀腔体的区域一通过一号流道与一号可变节流口连通，一号可变节流口通过四号流道与二号进出液口连通；

滑阀腔体的区域四通过二号流道与二号可变节流口连通，二号可变节流口通过三号流道与进液口连通；

滑阀腔体的区域四通过二号固定阻尼孔分别与五号流道和进液口连通；

滑阀腔体的区域一通过一号固定阻尼孔与五号流道连通；

压电液制动弹性膜组件位于一号可变节流口和二号可变节流口之间，用于控制一号可变节流口和二号可变节流口内液体阻力的变化，所述压电液制动弹性膜组件内设置有压电片，该压电片通过导线与伺服阀控器连接；

位移传感器位于二号平衡弹簧中心杆的外侧，二号平衡弹簧中心杆与伺服阀控器之间，用于采集滑阀阀芯的位移信号，并将所获得的位移信号发送给伺服阀控器，伺服阀控器输出控制信号给压电液制动弹性膜组件内的压电片；

主阀体与导阀体固接为一体，导阀体中的压电液制动弹性膜组件通过控制信号线与伺服阀控器连接。

压电液致动弹性膜位置电反馈式两级伺服阀的控制方法，该方法的实现过程为：

由外部输入设备输入滑阀的阀芯位移信号给伺服阀控器，伺服阀控器根据该位移信号产生电流激励信号给压电液制动弹性膜组件的压电片，压电片发生形变，其形变程度与激励电流大小近似成正比；

当输入激励电流为正电流时，压电片将产生向一号弹性模所在方向的变形，使得压电液致动弹性膜组件产生向一号弹性模所在方向的位移；

当输入激励电流为负电流时，压电片将产生向二号弹性模所在方向的变形，使得压电液致动弹性膜组件产生向二号弹性模所在方向的位移；

位移传感器实时采集滑阀的阀芯的实际位移信号，并将该位移信号发送至伺服阀控器，伺服阀控器将该位移信号与由外部输入设备输入滑阀的阀芯位移信号相比较得出偏差信号，伺服阀控器根据所述偏差信号输出激励电流至压电液制动弹性膜组件的压电片，调整滑阀阀芯的位置，直到所述偏差信号趋近于零。