專利名稱：一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置、控制方法及電動(dòng)液壓閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓閥控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置、控制方法及電動(dòng)液壓閥。
背景技術(shù)：
目前，液壓閥一般通過電磁鐵將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成力矩信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)換成液壓閥閥芯的位移信號(hào)，以控制液壓閥的閥口開度，從而使得液壓閥運(yùn)行在設(shè)定的出口壓力/出口流量下。但是，由于電磁鐵固有特性的限制，傳統(tǒng)的液壓閥存在響應(yīng)速度較慢、控制精度低、 線性度差、抗油污能力差，且控制能力有限的技術(shù)缺陷。為此，相關(guān)技術(shù)中提出了一種采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥的形式，在電機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接有減速器，在減速器與液壓閥的閥芯之間設(shè)置動(dòng)力傳遞裝置或動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置，這樣，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯動(dòng)作，以使得液壓閥具有設(shè)定的閥口開度。采用上述液壓閥的結(jié)構(gòu)形式及控制方式，電機(jī)輸出端與液壓閥之間設(shè)置有機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在動(dòng)力傳遞過程中的機(jī)械磨損、能量損耗等不利因素，會(huì)使得液壓閥難以達(dá)到設(shè)定的閥口開度，即液壓閥無法在設(shè)定的出口壓力/出口流量下運(yùn)動(dòng)，從而降低了液壓閥執(zhí)行流量、動(dòng)力分配的精度。因此，提供一種液壓閥控制技術(shù)，可以對(duì)閥口開度進(jìn)行更加精確的控制，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提出一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置和控制方法， 能夠?qū)σ簤洪y的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。本發(fā)明還提出了一種應(yīng)用上述控制裝置的電動(dòng)液壓閥。本發(fā)明提供了一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置，所述電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，該控制裝置包括電機(jī)預(yù)定控制單元，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，所述液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；根據(jù)所述預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；第一閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。在該技術(shù)方案中，電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，根據(jù)伺服電機(jī)的輸出動(dòng)力并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，從而控制閥芯的位移以使得液壓閥運(yùn)行在預(yù)定的閥口開度下；在伺服電機(jī)的運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù),例如動(dòng)力軸的實(shí)際角位移、角速度參數(shù),并通過反饋形成伺服電機(jī)的位移環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的控制，使得伺服電機(jī)在上述預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行。這樣，通過伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方式，對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋并作出相應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓閥的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。優(yōu)選的，所述控制裝置還包括第二閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。在該技術(shù)方案中，通過對(duì)伺服電機(jī)的第一閉環(huán)控制過程，伺服電機(jī)能夠在預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行；為了確保液壓閥在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下工作在預(yù)定位移參數(shù)下，從而使得液壓閥具有預(yù)定閥口開度，因此，可以進(jìn)一步對(duì)液壓閥的閥芯的實(shí)際位移參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)并反饋，從而根據(jù)閥芯的實(shí)際位移參數(shù)和閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制，當(dāng)液壓閥閥芯的位移出現(xiàn)偏差時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)并作出調(diào)整，從而對(duì)液壓閥的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。通過對(duì)液壓閥閥芯的閉環(huán)控制，使得閥芯具有預(yù)定的位移，從而確保了液壓閥具有預(yù)定的閥口開度。這樣，通過上述第二閉環(huán)控制，補(bǔ)償了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在動(dòng)力傳遞過程中的機(jī)械磨損、能量損耗等不利因素對(duì)液壓閥閥芯位移的影響，液壓閥能夠在設(shè)定的出口壓力/ 出口流量下運(yùn)動(dòng)，從而確保了液壓閥執(zhí)行流量、動(dòng)力分配的精度。優(yōu)選的，所述控制裝置還包括閥芯位移傳感器，與所述第二閉環(huán)控制單元連接， 用于檢測(cè)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。具體的，可以通過傳感器直接檢測(cè)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并作為閥芯的位移反饋參數(shù)進(jìn)行閥芯的閉環(huán)控制。優(yōu)選的，所述控制裝置還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移傳感器，與所述第二閉環(huán)控制單元連接，用于檢測(cè)與液壓閥閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，以作為閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。例如，伺服電機(jī)通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)與液壓閥的閥芯連接，絲杠與螺母形成傳動(dòng)副，伺服電機(jī)的動(dòng)力軸與絲杠剛性連接，螺母與閥芯剛性連接；通過與閥芯剛性連接，使得該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與閥芯產(chǎn)生同步位移，可以準(zhǔn)確地反映閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。在實(shí)際操作過程中，通過直接檢測(cè)閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，閥芯位移傳感器的安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)精度難以控制，因此，可以通過檢測(cè)與閥芯剛性連接的螺母的實(shí)際位移參數(shù)，以作為閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳感器的安裝便捷，可提高檢測(cè)的精度。優(yōu)選的，所述控制裝置還包括設(shè)置在伺服電機(jī)上的編碼器，與所述第一閉環(huán)控制單元連接，用于檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)。通過安裝在伺服電機(jī)上的編碼器，能夠獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，無需額外安裝位置傳感器，提高了檢測(cè)的精度，通用性高并節(jié)約了成本。本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)液壓閥，其特征在于，包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，還包括如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置。優(yōu)選的，所述液壓閥的閥芯為滑動(dòng)式閥芯，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在伺服電機(jī)的動(dòng)力軸與液壓閥的閥芯之間，能夠?qū)⑺欧姍C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具體的， 該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者凸輪機(jī)構(gòu)等。當(dāng)然，本發(fā)明提出的液壓閥還可以為轉(zhuǎn)閥，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以使得液壓閥具有預(yù)定的閥口開度。
本發(fā)明還提出了一種電動(dòng)液壓閥的控制方法，所述電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥閥芯運(yùn)動(dòng)，該方法包括以下步驟步驟A，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，所述液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；根據(jù)所述預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；步驟B，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。優(yōu)選的，在步驟B之后還包括步驟Cl，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。優(yōu)選的，在步驟B之后還包括步驟C2，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取與閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)以調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。優(yōu)選的，根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)，具體為 根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)參數(shù)得到電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)。綜上所述，本發(fā)明技術(shù)方案中通過對(duì)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)進(jìn)行反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，以及通過對(duì)閥芯實(shí)際位移參數(shù)的反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，大幅提高了閥口開度的控制精度，而且原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。


圖I示出了本發(fā)明的一種電動(dòng)液壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明的一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3示出了圖2中的控制裝置的控制原理圖；圖4示出了本發(fā)明的另一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5示出了本發(fā)明的又一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖6示出了本發(fā)明的一種電動(dòng)液壓閥的控制方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。
如圖I所示，為本發(fā)明提出的一種電動(dòng)液壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1，該電動(dòng)液壓閥包括控制裝置I、伺服電機(jī)2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3和液壓閥4，其中，控制裝置I與伺服電機(jī)2連接，用于根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)控制伺服電機(jī)2的運(yùn)行，伺服電機(jī)2通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3與液壓閥4的閥芯41連接。伺服電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)液壓閥4的閥芯41運(yùn)動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的傳動(dòng)參數(shù)，伺服電機(jī)2輸出的角位移能夠驅(qū)動(dòng)液壓閥4的閥芯41產(chǎn)生相應(yīng)的位移量，從而使得液壓閥4運(yùn)行在預(yù)定工作參數(shù)下。在一種具體實(shí)施例中，本發(fā)明提出的液壓閥4的閥芯41為滑動(dòng)式閥芯，在伺服電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)作用下，液壓閥4的閥芯41作往復(fù)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以控制液壓閥4的閥口開度， 從而使得液壓閥4具有適當(dāng)?shù)某隹趬毫虺隹诹髁?。該?shí)施例中，在伺服電機(jī)2的動(dòng)力軸與閥芯41之間連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，需要將伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯41的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)2輸出角位移并通過傳動(dòng)結(jié)構(gòu)3 的傳遞能夠使得閥芯41具有一定的位移量；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3將電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯41的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的傳動(dòng)參數(shù)可以表示為伺服電機(jī)動(dòng)力軸的角位移參數(shù)與閥芯位移參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括絲杠31與螺母32形成的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，其中，伺服電機(jī)2 的動(dòng)力軸與絲杠31剛性連接，閥芯41與螺母32剛性連接，這樣，伺服電機(jī)2輸出動(dòng)力通過絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副，將伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯41的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以是齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者凸輪機(jī)構(gòu)等。在另一種具體實(shí)施例中，本發(fā)明提出的液壓閥的閥芯為轉(zhuǎn)動(dòng)式閥芯，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度以使得液壓閥具有預(yù)定的閥口開度， 在該實(shí)施例中，無需對(duì)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)例如聯(lián)軸器等直接驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入與輸出均為剛性連接。如圖2所示，為本發(fā)明一種實(shí)施例提出的電動(dòng)液壓閥的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。參考附圖，該電動(dòng)液壓閥的控制裝置包括電機(jī)預(yù)定控制單元202，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，所述液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；根據(jù)所述預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；第一閉環(huán)控制單元204，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)控制伺服電機(jī)的運(yùn)行，從而使得伺服電機(jī)在預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行。在該技術(shù)方案中，電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，根據(jù)伺服電機(jī)的輸出動(dòng)力并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，從而控制閥芯的位移以使得液壓閥在預(yù)定的閥口開度下運(yùn)行。在伺服電機(jī)的運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，例如動(dòng)力軸的實(shí)際角位移和角速度，并通過反饋形成伺服電機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的三閉環(huán)控制，使得伺服電機(jī)在上述預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行。這樣，通過伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方式，對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋并作出相應(yīng)的調(diào)整，使得伺服電機(jī)工作在預(yù)定位置參數(shù)下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓閥的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。
具體的，通過在伺服電機(jī)上設(shè)置編碼器206，編碼器206與第一閉環(huán)控制單元204 連接，用于檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)。通過安裝在伺服電機(jī)尾部的編碼器206， 能夠獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，無需額外設(shè)置編碼器，提高了檢測(cè)的精度，并節(jié)約了成本。上述控制裝置的控制原理如圖3所示。在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥的控制過程中，首先根據(jù)工況需要，獲取液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)，例如，該液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)可以表示為液壓閥的預(yù)定閥口開度；根據(jù)該液壓閥的結(jié)構(gòu)，液壓閥的預(yù)定閥口開度對(duì)應(yīng)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，即在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下液壓閥的閥芯進(jìn)行動(dòng)作，其動(dòng)作的位移為該預(yù)定位移參數(shù)， 這樣該液壓閥能夠獲得預(yù)定閥口開度。然后，根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，以及絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)參數(shù)得到電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)，伺服電機(jī)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞可以使閥芯獲得預(yù)定的位移量；通過上述設(shè)置，能夠根據(jù)電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)，生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，并根據(jù)該預(yù)定位置控制指令控制伺服電機(jī)的運(yùn)行。在伺服電機(jī)的運(yùn)行過程中，通過編碼器能夠獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，包括動(dòng)力軸的角位移和角速度；依賴伺服電機(jī)自身的閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)獲取的伺服電機(jī)動(dòng)力軸的角位移和角速度并進(jìn)行反饋，以執(zhí)行伺服電機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的三閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行，使得伺服電機(jī)的輸入與輸出相匹配，伺服電機(jī)動(dòng)力軸運(yùn)行在預(yù)定位置參數(shù)下，從而提高了伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓閥動(dòng)作的控制精度。這樣，通過伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方式，對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋并作出相應(yīng)的調(diào)整，使得伺服電機(jī)工作在預(yù)定位置參數(shù)下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓閥的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。在實(shí)際應(yīng)用過程中，伺服電機(jī)輸出動(dòng)力并經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與液壓閥的閥芯連接，例如采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，絲杠與螺母之間的動(dòng)力傳遞，會(huì)由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配誤差等不利因素而造成較大的機(jī)械磨損和能量損耗，從而導(dǎo)致絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際輸出動(dòng)力減小。這樣，通過對(duì)伺服電機(jī)的第一閉環(huán)控制過程使得伺服電機(jī)能夠在預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行， 但是由于機(jī)械傳動(dòng)的誤差導(dǎo)致動(dòng)力損失，使得液壓閥的閥芯不能達(dá)到預(yù)定的位移，即液壓閥不能達(dá)到預(yù)定的閥口開度，從而液壓閥不能在預(yù)定的出口壓力或出口流量下工作。為此，本發(fā)明在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，該控制裝置進(jìn)一步還包括第二閉環(huán)控制單元。如圖4、圖5所示，為本發(fā)明提出的電動(dòng)液壓閥的控制裝置的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。參考圖4和圖5，該控制裝置進(jìn)一步還包括第二閉環(huán)控制單元208，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù); 根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行，從而使得閥芯在預(yù)定位移參數(shù)下運(yùn)行。這樣，在伺服電機(jī)和液壓閥之間進(jìn)行全閉環(huán)控制，確保了輸入和輸出的匹配，從而提高了液壓閥的控制精度。為了確保液壓閥在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以運(yùn)行在預(yù)定位移參數(shù)下，從而使得液壓閥具有預(yù)定閥口開度，因此，通過對(duì)液壓閥的閥芯的實(shí)際位移參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)并反饋，從而根據(jù)閥芯的實(shí)際位移參數(shù)和閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)。當(dāng)液壓閥的實(shí)際位移參數(shù)和預(yù)定位移參數(shù)出現(xiàn)偏差時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)并作出調(diào)整，并通過該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而使得液壓閥能夠工作在預(yù)定位移參數(shù)下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓閥的更加精確的控制。通過對(duì)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)和預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制，使得閥芯具有預(yù)定的位移，從而確保了液壓閥具有預(yù)定的閥口開度。這樣，通過上述第二閉環(huán)控制補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在動(dòng)力傳遞過程中的機(jī)械磨損、能量損耗等不利因素對(duì)液壓閥閥芯位移的影響，液壓閥能夠在設(shè)定的出口壓力/出口流量下運(yùn)動(dòng)，從而確保了液壓閥執(zhí)行流量、動(dòng)力分配的精度。如圖4所示，在一種具體實(shí)施例中，為了獲取液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，該控制裝置還包括閥芯位移傳感器210，與所述第二閉環(huán)控制單元208連接，用于檢測(cè)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。即通過設(shè)置傳感器直接檢測(cè)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并作為閥芯的位移反饋參數(shù)進(jìn)行閥芯的閉環(huán)控制。在實(shí)際操作過程中，通過直接檢測(cè)閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，閥芯位移傳感器210的安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測(cè)精度難以控制。如圖5所示，在另一種具體實(shí)施例中，該控制裝置還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移傳感器 212，與所述第二閉環(huán)控制單元208連接，用于檢測(cè)與液壓閥閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，以作為閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。例如，伺服電機(jī)通過絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)與液壓閥的閥芯連接，絲杠與螺母形成傳動(dòng)副，伺服電機(jī)的動(dòng)力軸與絲杠剛性連接，螺母與閥芯剛性連接；通過與閥芯剛性連接，使得該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與閥芯產(chǎn)生同步位移，可以準(zhǔn)確地反映閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。因此，可以通過檢測(cè)與閥芯剛性連接的螺母的實(shí)際位移參數(shù)，以作為閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳感器的安裝便捷，并可提高檢測(cè)的精度?；谏鲜龅碾妱?dòng)液壓閥，本發(fā)明提出了一種電動(dòng)液壓閥的控制方法。如圖6所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例提出的電動(dòng)液壓閥的控制方法的流程示意圖。參考圖6，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種電動(dòng)液壓閥的控制方法，該電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥閥芯運(yùn)動(dòng)，該方法包括以下步驟步驟S602，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；步驟S604，根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；具體的，根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)參數(shù)得到電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；步驟S606，根據(jù)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；步驟S608，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)；步驟S610，將動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)，并根據(jù)該位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。在上述電動(dòng)液壓閥的控制方法中，在伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，例如動(dòng)力軸的實(shí)際角位移和角速度，并通過反饋形成伺服電機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的三閉環(huán)控制，使得伺服電機(jī)在上述預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行。這樣，通過伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方式，對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋并作出相應(yīng)的調(diào)整，使得伺服電機(jī)工作在預(yù)定位置參數(shù)下，實(shí)現(xiàn)了輸入與輸出的匹配，能夠?qū)σ簤洪y的閥口開度進(jìn)行更加精確的控制。在實(shí)際應(yīng)用過程中，伺服電機(jī)輸出動(dòng)力并經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與液壓閥的閥芯連接，例如采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，絲杠與螺母之間的動(dòng)力傳遞，會(huì)由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配誤差等不利因素而造成較大的機(jī)械磨損和能量損耗，從而導(dǎo)致絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際輸出動(dòng)力減小。這樣，通過對(duì)伺服電機(jī)的第一閉環(huán)控制過程使得伺服電機(jī)能夠在預(yù)定位置參數(shù)下運(yùn)行， 但是由于機(jī)械傳動(dòng)的誤差導(dǎo)致動(dòng)力損失，使得液壓閥的閥芯不能達(dá)到預(yù)定的位移，即液壓閥不能達(dá)到預(yù)定的閥口開度，從而液壓閥不能在預(yù)定的出口壓力或出口流量下工作。因此，在一種具體實(shí)施例中，在上述電動(dòng)液壓閥的控制方法的基礎(chǔ)上，還包括如下步驟在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)運(yùn)行。在另一種具體實(shí)施例中，在上述電動(dòng)液壓閥的控制方法的基礎(chǔ)上，還包括如下步驟在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取與閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)運(yùn)行。在本發(fā)明技術(shù)方案中，通過對(duì)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)進(jìn)行反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，以及通過對(duì)閥芯實(shí)際位移參數(shù)的反饋進(jìn)行閉環(huán)控制，大幅提高了閥口開度的控制精度，而且原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置，所述電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，其特征在于，該控制裝置包括電機(jī)預(yù)定控制單元，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，所述液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；根據(jù)所述預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；第一閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括第二閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 閥芯位移傳感器，與所述第二閉環(huán)控制單元連接，用于檢測(cè)液壓閥閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位移傳感器，與所述第二閉環(huán)控制單元連接，用于檢測(cè)與液壓閥閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，以作為閥芯的實(shí)際位移參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括 設(shè)置在伺服電機(jī)上的編碼器，與所述第一閉環(huán)控制單元連接，用于檢測(cè)伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)。
6.一種電動(dòng)液壓閥，其特征在于，包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥的閥芯運(yùn)動(dòng)，其特征在于，還包括權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)液壓閥的控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)液壓閥，其特征在于，所述液壓閥的閥芯為滑動(dòng)式閥芯， 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在伺服電機(jī)的動(dòng)力軸與液壓閥的閥芯之間，能夠?qū)⑺欧姍C(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
8.一種電動(dòng)液壓閥的控制方法，所述電動(dòng)液壓閥包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓閥，所述伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓閥閥芯運(yùn)動(dòng)，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟A，根據(jù)液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)獲取閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，所述液壓閥的預(yù)定工作參數(shù)為液壓閥的預(yù)定閥口開度、預(yù)定出口壓力或預(yù)定出口流量；根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)；根據(jù)所述預(yù)定位置參數(shù)生成伺服電機(jī)的預(yù)定位置控制指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)行；步驟B，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)，以根據(jù)該第一閉環(huán)反饋信號(hào)控制伺服電機(jī)的運(yùn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)液壓閥的控制方法，其特征在于，在步驟B之后還包括步驟Cl，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)液壓閥的控制方法，其特征在于，在步驟B之后還包括步驟C2，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取與閥芯剛性連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)，根據(jù)該第二閉環(huán)反饋信號(hào)調(diào)整伺服電機(jī)運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)液壓閥的控制方法，其特征在于，根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)得到伺服電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)，具體為根據(jù)閥芯的預(yù)定位移參數(shù)，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)參數(shù)得到電機(jī)動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電動(dòng)液壓閥的控制裝置，包括第一閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取伺服電機(jī)動(dòng)力軸的實(shí)際位置參數(shù)，并將所述實(shí)際位置參數(shù)作為位置反饋參數(shù)；根據(jù)動(dòng)力軸的位置反饋參數(shù)與動(dòng)力軸的預(yù)定位置參數(shù)進(jìn)行第一閉環(huán)控制并生成第一閉環(huán)反饋信號(hào)以根據(jù)調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行；第二閉環(huán)控制單元，在電機(jī)運(yùn)行過程中，獲取閥芯的實(shí)際位移參數(shù)，并將所述閥芯的實(shí)際位移參數(shù)作為閥芯的位移反饋參數(shù)；根據(jù)閥芯的位移反饋參數(shù)與閥芯的預(yù)定位移參數(shù)進(jìn)行第二閉環(huán)控制并生成第二閉環(huán)反饋信號(hào)以調(diào)整伺服電機(jī)的運(yùn)行。本發(fā)明還提供一種電動(dòng)液壓閥及其控制方法。本發(fā)明中，可以對(duì)液壓閥的閥口開度進(jìn)行控制，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F16K31/04GK102606786SQ20121006190
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者張作良, 易小剛, 李 東, 楊翔磊 申請(qǐng)人:三一重工股份有限公司