[发明专利]一种数字阀组均匀切换控制方法

说明书

本发明针对PCM与PWM复合控制的数字阀组提供一种数字阀组均匀切换控制方法，其包括数字阀组、压力源、管路、控制器、多个压力传感器和流量传感器。本发明定义数字阀组的等效阀芯位移可实现数字阀组精确控制，采用随机函数的方法选择各个阀的控制方式，将数字阀组中的PWM控制方式作用于在数字阀组中的任意阀实现各个阀切换次数的均匀切换。本发明的方法不局限于数字阀的数量、控制方式及编码形式，且具有高可扩展性，能够延长数字阀组整体的寿命，极大地提高了系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及数字液压元件开关控制领域，特别涉及一种数字阀组均匀切换控制方法。

背景技术

多个小流量增益的数字阀并联构建数字阀组可以通过开关组合近似实现连续控制，同时增加数字阀个数就可以提高流量，不但增加了系统的冗余度，极大提高了系统的可靠性，而且能够保持原有的频率特性。本发明所应用的数字液压阀组原理图如附图1所示。其通过把数字阀以并联的方式连接，控制流量输出。现有的PCM和PWM复合控制方法可以提高系统控制的精确度，但是PCM和PWM复合控制方法忽略了阀组中某一数字阀持续高频开关切换对数字阀寿命和可靠性的影响，直接导致系统精度、寿命、稳定性等指标降级，也大大增加了其研制、生产尤其是维护和保障的成本。另外，随着数字阀组数量的增多，其冗余的组合数量也随着突增，考虑切换次数与时长等可靠性因素，确定最佳组合也是一大难题。因此，提出一种利用随机函数实现数字阀组中各数字阀均匀切换的控制方法，对保障数字阀组及系统的可靠性及提高其整体寿命，丰富数字液压技术具有重要的理论和现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种数字阀组均匀切换控制方法，主要是降低数字阀故障或性能退化对阀组整体或系统运行性能的影响，保证数字液压系统的精确运行，具有重要的科研参考价值以及工程实际意义。

本发明提供了一种基于PCM与PWM控制的等编码数字阀组均匀切换控制方法，其主要包括采用随机函数的方法选择以PWM控制方式工作阀的位置，提高数字阀组在PCM与PWM复合控制方法下每个阀的使用寿命和系统的可靠性。

具体地，本发明提供一种数字阀组均匀切换控制方法，其包括以下步骤：

S1、进行切换前的准备工作，具体包括以下步骤：

S11、将数字阀组所有数字阀关闭，并将数字阀组的进油口与压力源相连接，出油口与执行器相连接；

S12、给定执行器位置信号，通过执行器伸出速度计算出执行器所需要的流量Q；

S13、通过压力传感器采集数字阀组前后两腔的压力信号，并计算出单个开关阀开启时对应的理论流量q；

S2、根据数字阀组中数字阀的数量对阀芯位移x_v区间均等分，通过占空比在各区间内等分，实现近似连续的阀芯位移输出，等效阀芯位移x_v的计算方法如下所示：

其中，q为单个开关阀开启时对应的理论流量，Q为执行器所需流量，τ为PWM控制信号的占空比；

S3、根据等效阀芯位移x_v，反解数字阀组中数字阀开启数量n、占空比τ以及控制方式：

其中，数字阀开启数量n＝Q/q，占空比τ＝f(Q,p)，通过反解计算得到如下控制方式：

0＜x_v＜0.2,PCM：n＝0；PWM:τ＝5·x_v；

0.2≤x_v＜0.4,PCM：n＝1；PWM:τ＝5·(x_v-0.2)；