一種差動控制的先導閥裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于流體傳動技術領域，具體為一種差動控制的先導閥裝置，包括先導閥閥體、電機械轉換器、閥套驅動桿與閥芯驅動桿，還包括信號采集與處理單元，信號采集與處理單元包括閥芯位移傳感器、閥套位移傳感器、閥芯及閥套位移差動減法器、給定反饋信號運算減法器、位移（開度）給定信號發(fā)生器、位移（開度）信號轉換器、電壓信號調節(jié)器、PWM信號發(fā)生器、電磁鐵電壓信號變送器、差動電壓放大器、閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線、電流信號取樣器和U′/U信號轉換器。本發(fā)明通過對先導閥電機械轉換器元件參數(shù)的實時在線采集，并采用閥芯與閥套位移差動信號對先導閥的運動參數(shù)進行控制，實現(xiàn)提高先導閥的動態(tài)響應速度及其開度控制信號靈敏度和精度的目的。
【專利說明】
一種差動控制的先導閥裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于流體傳動技術領域，具體為一種差動控制的先導閥裝置，該裝置通過對先導閥電機械轉換器元件參數(shù)的實時在線采集，并采用閥芯與閥套位移差動信號對先導閥的運動參數(shù)進行控制，實現(xiàn)提高先導閥的動態(tài)響應速度及其開度控制靈敏度和精度的目的。
【背景技術】
[0002]先導閥是電液控制系統(tǒng)使用廣泛的組件之一，主要由先導閥和電機械轉換器組成，集機械、電子、液壓等多個器件于一體。目前對于采用先導控制方式的大流量比例流量閥，采用的控制原理是在先導閥基礎上，增加主閥閥芯位置檢測裝置構成了位置閉環(huán)控制結構。先導閥的輸出特性直接決定了被控制介質的流量特性，從而會影響整個大流量比例流量閥裝置的響應速度和控制精度，進而影響到被控制設備的動作、產(chǎn)品的質量及生產(chǎn)效率等。因此，提升先導閥的響應速度和控制精度具有重要的意義。
[0003]針對提高先導閥的響應特性及控制精度，現(xiàn)有研究從先導閥的電磁、機械結構、控制策略等方面開展了研究，但現(xiàn)有方法從單一參數(shù)改進方面開展，閥的性能提升有限。本發(fā)明提出同時從機械結構、電氣控制兩方面出發(fā)，采用閥芯位移和閥套位移的差動信號提取絕對位移(開度)參數(shù)，并用差動信號對先導閥的運動參數(shù)進行控制，有效提高先導閥的響應速度、控制精度等動態(tài)響應特性。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明是一種差動控制的先導閥裝置，旨在提高先導閥的動態(tài)響應速度和控制精度，公開一種采用差動信號對先導閥的閥開度進行檢測及控制的技術方案。
[0005]本發(fā)明是采用如下的技術方案實現(xiàn)的:一種差動控制的先導閥裝置，包括先導閥閥體和電機械轉換器，先導閥閥體包括閥套和閥芯，電機械轉換器設有兩個繞組，兩個繞組的線架分別經(jīng)閥套驅動桿和閥芯驅動桿與先導閥閥套和閥芯相連，還包括信號采集與處理單元，信號采集與處理單元包括閥芯位移傳感器、閥套位移傳感器、閥芯及閥套位移差動減法器、給定反饋信號運算減法器、位移(開度)給定信號發(fā)生器、位移(開度)信號轉換器、電壓信號調節(jié)器、PWM信號發(fā)生器、電磁鐵電壓信號變送器、差動電壓放大器、閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線、電流信號取樣器和U'/U信號轉換器，閥芯驅動桿與閥芯位移傳感器的可動部件連接，閥套驅動桿和閥套位移傳感器的可動部件連接，閥套位移傳感器與閥芯位移傳感器的輸出端與閥芯及閥套位移差動減法器的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動減法器的輸出端與給定反饋信號運算減法器的一輸入端連接，位移(開度)給定信號發(fā)生器的輸出端與給定反饋信號運算減法器的另一輸入端連接，給定反饋信號運算減法器的輸出端和位移(開度)信號轉換器的輸入端連接，位移(開度)信號轉換器的輸出端和電壓信號調節(jié)器的一輸入端連接，電流信號取樣器的輸入端和閥套繞組外接線連接，電流信號取樣器的輸出端和UVU信號轉換器的輸入端連接，IT/U信號轉換器的輸出端和電壓信號調節(jié)器的另一輸入端連接，電壓信號調節(jié)器的輸出端和PWM信號發(fā)生器的輸入端連接，PWM信號發(fā)生器的輸出端和電磁鐵電壓信號變送器的輸入端連接，電磁鐵電壓信號變送器的輸出端和差動電壓放大器的輸入端連接，差動電壓放大器的輸出端分別和閥芯繞組外接線、閥套繞組外接線連接。
[0006]本裝置差動控制的原理為:閥芯驅動桿和閥芯位移傳感器的可動部件一起運動，閥套驅動桿和閥套位移傳感器的可動部件一起運動，閥套位移傳感器與閥芯位移傳感器的輸出信號通過閥芯及閥套位移差動減法器得到位移(開度)差動信號，位移(開度)差動信號通過給定反饋信號運算減法器與給定位移(開度)信號進行減法計算實現(xiàn)負反饋，給定反饋信號運算減法器輸出信號經(jīng)位移(開度)信號轉換器，轉換成O?1V的電壓信號；電流信號取樣器通過自身取樣電阻采集閥套繞組外接線信號，電流信號取樣器輸出信號經(jīng)過U'/U信號轉換器將電流信號轉換成O?1V的電壓信號，IT/U信號轉換器的輸出信號與位移(開度)轉換器信號的輸出信號一起輸入電壓信號調節(jié)器，進行電壓信號比較運算后，輸入到PWM信號發(fā)生器，PffM信號發(fā)生器發(fā)出相應占空比的PffM控制信號，該PffM控制信號通過電磁鐵電壓信號變送器轉換為標準O?1V的電壓信號，通過差動電壓放大器分別輸出給閥芯繞組外接線和閥套繞組的外接線，以驅動閥芯和閥套同時向相反方向移動，從而提高先導閥的動態(tài)響應速度和開度精度。
[0007]現(xiàn)有大比例流量閥用先導閥特性受機械結構和控制策略等影響，性能長期無法得到提升。本發(fā)明同時從閥體機械結構和電氣控制策略兩方面進行研究，提出對閥芯和閥套的相對位移進行測量，獲得兩者的差動信號，由現(xiàn)有的單閥芯位移檢測改變?yōu)橥瑫r檢測閥芯和閥套位移，由現(xiàn)有的單純控制閥芯位移改變?yōu)橥瑫r控制閥芯和閥套向相反的方向運動，這樣就使得在同等測量和控制條件下的閥芯開度測量精度和閥的動態(tài)響應速度得到明顯提升。本發(fā)明可以用作大流量比例閥的先導閥，也可單獨作為一種高速、高精度比例閥，在生產(chǎn)領域的流體控制系統(tǒng)中具有廣闊應用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0009]圖中:1_先導閥閥體，2-電機械轉換器，3-閥套驅動桿，4-閥芯驅動桿，5-閥芯位移傳感器，6-閥套位移傳感器，7-閥芯及閥套位移差動減法器，8-給定反饋信號運算減法器，9-位移給定信號發(fā)生器，10-位移信號轉換器，11-電壓信號調節(jié)器，12-PWM信號發(fā)生器，13-電磁鐵電壓信號變送器，14-差動電壓放大器，15-閥芯繞組外接線，16-閥套繞組外接線，17-電流信號取樣器，18-1/ /U信號轉換器。
【具體實施方式】
[0010]一種差動控制的先導閥裝置，包括先導閥閥體1、電機械轉換器2、閥套驅動桿3與閥芯驅動桿4，還包括信號采集與處理單元，信號采集與處理單元包括閥芯位移傳感器5、閥套位移傳感器6、閥芯及閥套位移差動減法器7、給定反饋信號運算減法器8、位移給定信號發(fā)生器9、位移信號轉換器10、電壓信號調節(jié)器11、P麗信號發(fā)生器12、電磁鐵電壓信號變送器13、差動電壓放大器14、閥芯繞組外接線15、閥套繞組外接線16、電流信號取樣器17和U, /U信號轉換器18，閥芯驅動桿4與閥芯位移傳感器5的可動部件連接，閥套驅動桿3和閥套位移傳感器6的可動部件連接，閥套位移傳感器6與閥芯位移傳感器5的輸出端與閥芯及閥套位移差動減法器7的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動減法器7的輸出端與給定反饋信號運算減法器8的一輸入端連接，位移給定信號發(fā)生器9的輸出端與給定反饋信號運算減法器8的另一輸入端連接，給定反饋信號運算減法器8的輸出端和位移信號轉換器10的輸入端連接，位移信號轉換器10的輸出端和電壓信號調節(jié)器11的一輸入端連接，電流信號取樣器17的輸入端和閥套繞組外接線16連接，電流信號取樣器17的輸出端和IT/U信號轉換器18的輸入端連接，U' /U信號轉換器18的輸出端和電壓信號調節(jié)器11的另一輸入端連接，電壓信號調節(jié)器11的輸出端和PWM信號發(fā)生器12的輸入端連接，PffM信號發(fā)生器12的輸出端和電磁鐵電壓信號變送器13的輸入端連接，電磁鐵電壓信號變送器13的輸出端和差動電壓及放大環(huán)節(jié)14的輸入端連接，差動電壓及放大環(huán)節(jié)14的輸出端分別和閥芯繞組外接線15、閥套繞組外接線16連接。
【主權項】
1.一種差動控制的先導閥裝置，包括先導閥閥體(I)、電機械轉換器(2)、閥套驅動桿(3)與閥芯驅動桿(4)，其特征在于還包括信號采集與處理單元，信號采集與處理單元包括閥芯位移傳感器(5)、閥套位移傳感器(6)、閥芯及閥套位移差動減法器(7)、給定反饋信號運算減法器(8)、位移給定信號發(fā)生器(9)、位移信號轉換器(10)、電壓信號調節(jié)器(11)、PWM信號發(fā)生器(12)、電磁鐵電壓信號變送器(13)、差動電壓放大器(14)、閥芯繞組外接線(15)、閥套繞組外接線(16)、電流信號取樣器(17)和IT /U信號轉換器(18)，閥芯驅動桿(4)與閥芯位移傳感器(5)的可動部件連接，閥套驅動桿(3)和閥套位移傳感器(6)的可動部件連接，閥套位移傳感器(6)與閥芯位移傳感器(5)的輸出端與閥芯及閥套位移差動減法器(7)的輸入端連接，閥芯及閥套位移差動減法器(7)的輸出端與給定反饋信號運算減法器(8)的一輸入端連接，位移給定信號發(fā)生器(9)的輸出端與給定反饋信號運算減法器(8)的另一輸入端連接，給定反饋信號運算減法器(8)的輸出端和位移信號轉換器(10)的輸入端連接，位移信號轉換器(10)的輸出端和電壓信號調節(jié)器(11)的一輸入端連接，電流信號取樣器(17)的輸入端和閥套繞組外接線(16)連接，電流信號取樣器(17)的輸出端和I//U信號轉換器(18)的輸入端連接，I//U信號轉換器(18)的輸出端和電壓信號調節(jié)器(11)的另一輸入端連接，電壓信號調節(jié)器(11)的輸出端和PWM信號發(fā)生器(12)的輸入端連接，PWM信號發(fā)生器(12)的輸出端和電磁鐵電壓信號變送器(13)的輸入端連接，電磁鐵電壓信號變送器(13 )的輸出端和差動電壓放大器(14)的輸入端連接，差動電壓放大器(14 )的輸出端分別和閥芯繞組外接線(15 )、閥套繞組外接線(16 )連接。
【文檔編號】F16K31/04GK105864485SQ201610360290
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月28日
【發(fā)明人】王旭平, 郝小星, 徐東文, 梁翼龍
【申請人】太原理工大學