[发明专利]用于先导操作电动液压阀的位置控制器

说明书

本申请于2012年9月14日提交，以对于除了美国之外的所有指定国申请人美国公司伊顿公司名义，以及以仅指定美国的申请人美国公民Robb Gary Anderson名义作为PCT国际专利申请，并且要求2011年9月15日提交的美国专利申请序列号No.61/535,097的优先权，其公开通过整体引用并入在此。

技术领域

本公开涉及用于在电动液压阀应用中使用的控制系统和方法。

背景技术

电动液压阀在许多行业和移动应用中使用。很多时候，电动液压阀将需要通过系统控制器调谐或训练以使得其可在系统中使用。这种训练可涉及基本上延长制造和设备停机时间的耗时迭代过程。电动液压阀的操作同样受到在工作流体中粘度变化的影响，有时没有被控制系统充分考虑。

发明内容

本公开旨在一种系统和方法，用于操作具有由来自先导级阀芯（spool）的液压流体致动的至少一个主级阀芯的液压阀组件，其中先导级阀芯由接收来自控制器的命令PWM输出电压的线圈致动。

在一方面，组件可被配置用于通过感测液压流体的训练温度来操作或训练；在训练温度处将多个先导级阀芯线圈PWM输出电压与多个所得主级阀芯速度相关联；确定最小PWM输出电压以使主级阀芯在至少一个方向上开始移动；以及然后存储训练温度、最小PWM输出电压以及相关联的速度值作为控制器的控制参数。

在一方面，该方法包括采用结构化控制（诸如具有前馈回路的延迟比例-积分-微分（PID）控制）接收并且将主级阀芯位置命令变换为速度命令；以及测量操作液压流体温度。在一方面，该方法包括将速度命令变换为初始PWM输出电压，包括如下步骤：确定在训练温度处的液压流体和在操作温度处的液压流体之间的粘度差，诸如运动或动态粘度差；温度补偿速度命令以考虑粘度差；以及通过参考控制参数以确定初始PWM输出电压。

在一方面，该方法包括，通过将PWM电压偏移值添加到初始PWM输出来将初始PWM输出电压变换为命令PWM输出电压，偏移值取决于至少一些控制参数，并且将命令PWM输出电压发送到先导级阀芯线圈。

同样公开了一种训练阀控制组件的方法，包括如下步骤：感测并且记录训练流体温度；设定最大循环索引值；将循环索引初始化为初始值；将预定输出PWM电压输出到先导级阀芯线圈；在预定距离上选择性地捕捉主级阀芯的行进时间；计算主级阀芯的特征速度，例如平均速度；存储与输出PWM电压对应的平均阀芯速度；将主级阀芯返回到零位位置；递增循环索引；以及重复步骤直到循环索引等于最大循环索引值。

上述方法可利用控制器来实现，该控制器具有位置控制器模块、速度变换模块以及动态偏移模块，下面进一步描述。

提供本概要从而以简化形式引入概念选择，其在详细说明中如下进一步描述。本概要不旨在以任何方式使用而限制要求主题的范围。相反，要求保护的主题由在本公开权利要求中说明的语言限定。

附图说明

结合附图考虑各种实施例的以下详细描述，可更完全地理解本公开的方面。

图1是具有根据本公开原理的方面示例的特征的液压系统的示意性表示。

图2是适于在图1的液压系统中使用的流量控制阀组件的示意性表示。

图3是用于操作图1的液压系统的过程示意图。

图4是用于训练适于在图1的液压系统中使用的控制器的过程示意图。

图5是将进一步细节添加到在图4的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图6是将进一步细节添加到在图4的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图7是将进一步细节添加到在图4的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图8是将进一步细节添加到在图4-6的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图9是将进一步细节添加到在图4和7的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图10是将进一步细节添加到在图4和7的示意图中示出的步骤的过程示意图。

图11是示出由在图4-7中示出的训练过程产生的样本的曲线图。

图12是图11曲线图的放大视图。

图13是适于在图2的流量控制阀组件中使用的控制器的示意图。

图14是用于适于在图13的控制器中使用的位置控制器模块的过程示意图。

图15是用于适于在图13的控制器中使用的速度变换模块的过程示意图。

图16是用于适于在图13的控制器中使用的动态偏移模块的第一部分的过程示意图。