[发明专利]一种高速开关阀液压控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种高速开关阀液压控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着工业自动化程度的不断发展，液压控制技术已经成为工业设备中不可缺少的一项关键技术。当前使用比较普遍的液压伺服阀在使用性能和精度上一般都能满足设备的使用要求。但是，液压伺服阀结构比较复杂、价格昂贵、对于油液的要求较高、抗污染能力差，在很多应用场合受到了较大的限制。高速开关阀是20世纪80年代发展起来的一种液压控制阀，在很大程度上，它具有结构简单、相应速度快、抗污染能力强，更重要的是该类阀可以轻易地利用数字电路进行控制，与当前日益发展的数字控制技术兼容，在液压控制过程中，只要控制输入的脉冲的频率或者脉冲的宽度，就可以实现液压流量和压力的调节，由于避免了AD转换的过程，在很大程度上提高了控制的精度。可以预见，在未来一段时间内，高速开关阀将会得到更加广泛的应用。

发明内容

本发明提出了一种高速开关阀液压控制系统，采用了自适应模糊PID控制的方法和策略，充分利用和发挥了DSP控制器的高速运算的特点，并且通过DSP通信接口实现了系统的实时在线控制。

本发明所采用的技术方案是。

所述液压控制系统由高速开关阀、执行机构、以及电气控制和放大部分等几个部分组成一个闭环控制系统，就构成了高速开关阀液压伺服系统。

所述控制系统控制信号由外部控制器给定，同时，由相应的传感器检路上的放大后，用来驱动高速开关阀的动作，从而使液压源中的油进入执行机构，控制执行机构动作。

所述控制系统采用了TI公司推出的DSP芯片TMS320F2812 ，TMS320F2812是针对于运动控制功能设计的数字式处理芯片，采用高性能的静态CMOS技术，外部端口控制电压为3.3V，内核控制电压为1.8V，该供电方式在提高运算速度的同时，降低了功耗，同时保证了端口电路与其他电路的兼容性。

所述控制系统选择了模糊自适应PID的方法进行高速阀液压伺服控制系统的控制。模糊自适应PID控制的方法是运用模糊数学的基本理论和方法，把系统控制过程中的一些规则的条件以及操作等各种因素用模糊集表示，并利用一定的存储手段和方法，将这些模糊控制集及有关信息等各种因素都作为系统控制的知识，存入计算机知识库中，作为液压伺服控制系统控制过程的依据，在系统控制过程中，控制器实时采集系统当前的状态，然后根据被控制系统的实际响应情况，运用模糊推理的方法，就可以自动实现对系统控制PID参数的最佳调整。

所述控制系统根据AD转换采集的系统参数和控制器给定的系统参数进行计算，根据得到的计算结果查找PID模糊控制的规则表，针对相应的控制要求，根据相应的理论知识和实际操作经验，经过整定得到了3个模糊控制表，分别为比例模糊规则表、积分模糊规则表和微分模糊规则表，根据参数计算结果，查找PID模糊控制表以后，得到PID参数，然后利用PID控制方法计算得到事件管理器中比较寄存器的值控制PWM输出。

本发明的有益效果是：该系统具有良好的动态品质和稳态性能，能够在一定程度上满足一般的高速高精度伺服控制的要求。

附图说明

图1是本发明的高速开关阀液压控制系统模型图。

图2是本发明的高速开关阀液压控制系统结构示意图。

图3是本发明的高速开关液压控制器软件控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，高速开关阀是一种数字式的电液转换控制元件，它利用脉冲流控制的方式，利用一系列的电脉冲信号对阀的开启和关闭动作进行控制，而脉冲流的控制方法也有多种.其中脉宽调制是一种产用的方法。高速开关阀脉宽调制的方法的思想来源与电路的PWM控制，即开关电源的原理，它是指通过控制信号占空比的方式，使一个周期内输出的流量的平均值与相应时刻的采样得到的信号成比例。

从控制原理上来说，高速开关阀液压控制技术是一种直接式数字液压技术。直接式数字液压技术是指不需要AD转换接口，而是直接利用数字量信号来对液压阀进行控制，从而控制液压元件的动作。由高速开关阀、执行机构、以及电气控制和放大部分等几个部分组成一个闭环控制系统，就构成了高速开关阀液压伺服系统。