專利名稱：用有滯后控制的h橋控制雙向伺服執(zhí)行機構(gòu)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及伺服控制器，更具體來說，涉及使用具有滯后控制的H橋來控制雙向伺服執(zhí)行機構(gòu)。
背景技術(shù)：
氣渦輪機和蒸汽渦輪機利用伺服機構(gòu)來控制與渦輪機的各種組件關(guān)聯(lián)的執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)通常移動燃料閥、速比閥、壓縮機葉片和其它機構(gòu)來控制渦輪機系統(tǒng)中的空氣和燃料流量。為了控制伺服執(zhí)行機構(gòu)的位置，使準(zhǔn)確和受控量的DC電流(通常多達(dá) +/-200mA)經(jīng)過執(zhí)行機構(gòu)線圈，并且該電流可部分基于來自耦合到該機構(gòu)或執(zhí)行機構(gòu)的換能器的反饋。傳統(tǒng)的伺服控制器可使用線性緩沖器或線性放大器為執(zhí)行機構(gòu)提供驅(qū)動電流，這通常需要大的吸熱器來耗散從驅(qū)動電子器件產(chǎn)生的過多熱量。在許多渦輪機中，各種閥和葉片可使用液壓執(zhí)行機構(gòu)來控制。液壓執(zhí)行機構(gòu)、閥或葉片的位置可使用諸如旋轉(zhuǎn)變壓器、線性可變差動變壓器(LVDT)或線性可變差動磁阻 (LVDR)裝置之類的換能器來監(jiān)測并且反饋給控制器。這類裝置在惡劣的渦輪機環(huán)境中極為可靠，但是它們通常需要AC激勵電流用于適當(dāng)操作。AC激勵電流通常由具有線性輸出放大器的激勵驅(qū)動電路來提供，這也可能需要大的吸熱器來耗散由驅(qū)動電子器件產(chǎn)生的過多熱量。當(dāng)渦輪機具有大量的閥而每個閥具有關(guān)聯(lián)的執(zhí)行機構(gòu)和LVDT時，渦輪機的伺服控制器因用于驅(qū)動電路的吸熱器的所需數(shù)量和尺寸而可能變得過大。此外，當(dāng)驅(qū)動能量通過線性驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換成熱量時，電路的能量效率降低，并且所耗散熱量增加了控制面板的
總溫度。

發(fā)明內(nèi)容
上述需要的部分或全部可通過本發(fā)明的某些實施例來解決。本發(fā)明的某些實施例可包括用于使用具有滯后控制的H橋來控制雙向伺服執(zhí)行機構(gòu)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。
按照本發(fā)明的一個示例實施例，提供一種用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的方法。該方法可包括接收方向控制信號，至少部分基于方向控制信號來操縱一個或多個裝置以建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個可開關(guān)正電流通路和至少一個可開關(guān)負(fù)電流通路，至少基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的電流來提供反饋，以及至少部分基于反饋來控制電流。按照一個示例實施例，該方法可包括經(jīng)由滯后控制來操縱一個或多個裝置以建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路。按照另一個示例實施例，提供一種用于控制雙向驅(qū)動電流的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括執(zhí)行機構(gòu)、電流源、通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路以及控制器，所述控制器配置成至少部分基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的反饋來操縱電流通路和控制電流。按照另一個示例實施例，提供一種用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的電路。該電路可包括通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路以及控制器，所述控制器配置成至少部分基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的反饋來操縱電流通路和控制電流。 按照本發(fā)明的示例實施例，控制器還配置成基于滯后控制回路信號來控制電流。本文中詳細(xì)描述并且作為要求保護的發(fā)明的一部分來考慮本發(fā)明的其它實施例和方面。參照以下詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求書，能夠理解其它實施例和方面。


現(xiàn)在參照附表和附圖，附圖不一定按比例繪制，其中圖1是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性控制器系統(tǒng)的框圖。圖2是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路的框圖。圖3是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性定位控制系統(tǒng)的框圖。圖4是按照本發(fā)明的一個示例實施例、具有滯后控制的說明性開關(guān)伺服執(zhí)行機構(gòu)電路的電路圖。圖5是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性雙向電流開關(guān)電路的電路圖。圖6是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性H橋的電路圖。圖7是按照本發(fā)明的一個示例實施例的正電流開關(guān)狀態(tài)的圖表。圖8是按照本發(fā)明的一個示例實施例的負(fù)電流開關(guān)狀態(tài)的圖表。圖9是按照本發(fā)明的一個示例實施例的示例方法的流程圖。圖10是按照本發(fā)明的一個示例實施例的另一種示例方法的流程圖。圖11是按照本發(fā)明的一個示例實施例的另一種示例方法的流程圖。圖12是按照本發(fā)明的一個示例實施例的另一種示例方法的流程圖。圖13是按照本發(fā)明的一個示例實施例的另一種示例方法的流程圖。圖14是按照本發(fā)明的一個示例實施例的另一種示例方法的流程圖。
具體實施例方式下面參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實施例，附圖中示出本發(fā)明的實施例。但是， 本發(fā)明可通過許多不同形式來實施，而不應(yīng)當(dāng)理解為局限于本文所提出的實施例；相反，提供這些實施例以使得本公開透徹和全面，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。相似的標(biāo)號通篇表示相似的單元。本發(fā)明的某些實施例可通過采用開關(guān)放大器替代線性輸出裝置來實現(xiàn)吸熱器的完全或部分消除。按照本發(fā)明的示例實施例，可提供開關(guān)裝置以用于驅(qū)動與渦輪機關(guān)聯(lián)的執(zhí)行機構(gòu)。在某些示例實施例中，可提供開關(guān)裝置以用于驅(qū)動與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的位置傳感器的激勵信號。按照示例實施例，提高的效率和降低的熱耗散可在開關(guān)執(zhí)行機構(gòu)或激勵驅(qū)動中實現(xiàn)，因為驅(qū)動器電路能夠處于“通”或“斷”狀態(tài)而不是處于半導(dǎo)通的狀態(tài)。與線性放大器驅(qū)動器中的那些相比，熱耗散的降低可消除吸熱器或者實現(xiàn)吸熱器的尺寸的減小。按照本發(fā)明的某些示例實施例，提供一種開關(guān)輸出放大器以用作伺服執(zhí)行機構(gòu)。 在本發(fā)明的某個實施例中，開關(guān)放大器可提供達(dá)到并且高于200mA的平均電流以用于控制伺服執(zhí)行機構(gòu)。在本發(fā)明的某些實施例中，可使執(zhí)行機構(gòu)電流反向，以便反轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的方向。按照本發(fā)明的某些示例實施例，提供一種開關(guān)輸出放大器以用作位置傳感器激勵驅(qū)動器。在某些實施例中，多個位置傳感器可由公共激勵驅(qū)動器來驅(qū)動。在某些實施例中， 超過12個傳感器能夠使用單個開關(guān)激勵驅(qū)動器來供給。按照某些示例實施例，位置傳感器可包括旋轉(zhuǎn)變壓器、線性可變差動變壓器 (LVDT)、線性可變差動磁阻(LVDR)裝置。在其它示例實施例中，位置傳感器可包括旋轉(zhuǎn)可變差動變壓器(RVDT)或者旋轉(zhuǎn)可變差動磁阻(RVDR)裝置。主要由于經(jīng)由可(直接或間接)耦合到執(zhí)行機構(gòu)的可移動芯子從激勵線圈到一個或多個感測線圈的電磁耦合，已經(jīng)證明，這類裝置甚至在與氣渦輪機和蒸汽渦輪機關(guān)聯(lián)的惡劣環(huán)境條件下也是可靠的。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“LVDT”可定義成表示線性或旋轉(zhuǎn)的任何相似的位置檢測器。按照本發(fā)明的示例實施例，開關(guān)放大器可用于驅(qū)動伺服執(zhí)行機構(gòu)和位置傳感器激勵線圈。因此，開關(guān)放大器的使用可消除關(guān)聯(lián)的吸熱器，降低成本，減小電路中和面板中耗散的熱量，并且減小面板中和印刷電路板上占用的空間。按照本發(fā)明的某些實施例，一個或多個執(zhí)行機構(gòu)可通過生成參考信號來控制?；谶@個參考信號，可生成用于操縱執(zhí)行機構(gòu)的開關(guān)信號。在某些示例實施例中，生成參考信號可包括生成脈寬調(diào)制(PWM)信號。在某些實施例中，耦合到執(zhí)行機構(gòu)的開關(guān)信號的至少一部分可被感測并且用作反饋以便進(jìn)一步控制參考信號或開關(guān)信號。在某些實施例中，執(zhí)行機構(gòu)的位置、閥或葉片位置可通過下列步驟來確定生成開關(guān)激勵信號，并且將激勵信號施加于附連或耦合到執(zhí)行機構(gòu)的LVDT或類似裝置的激勵繞組。激勵繞組可將開關(guān)激勵信號耦合到LVDT裝置上的次級(或感測)繞組，其中耦合強度與執(zhí)行機構(gòu)的位置、閥或葉片位置成比例。所耦合的開關(guān)激勵信號可用作第二反饋，用于經(jīng)由伺服機構(gòu)對執(zhí)行機構(gòu)的位置控制。按照本發(fā)明的示例實施例，參考信號可至少部分基于與開關(guān)激勵信號關(guān)聯(lián)的第二反饋來控制。按照本發(fā)明的示例實施例，采用開關(guān)驅(qū)動信號來操縱執(zhí)行機構(gòu)還可基于極性信號。在示例實施例中，生成開關(guān)激勵信號可包括生成脈寬調(diào)制信號。在示例實施例中，控制參考信號還可基于與開關(guān)驅(qū)動信號關(guān)聯(lián)的第二反饋?，F(xiàn)在參照附圖來描述按照本發(fā)明的示例實施例、用于有效率地控制和監(jiān)測執(zhí)行機構(gòu)、葉片或閥位置的各種系統(tǒng)組件。圖1示出按照本發(fā)明的示例實施例的控制器系統(tǒng)100。控制器系統(tǒng)100可包括控制器102、至少一個存儲器104和一個或多個處理器106。按照示例實施例，控制器102還可包括一個或多個輸入/輸出接口 108和一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口 110。與控制器102關(guān)聯(lián)的存儲器104可包括操作系統(tǒng)112和數(shù)據(jù)114。存儲器還可包括被配置、被編程或者可操作以執(zhí)行與控制器102關(guān)聯(lián)的過程的一個或多個模塊。在某些示例實施例中，存儲器可包括執(zhí)行機構(gòu)命令和感測模塊118。在某些示例實施例中，存儲器可包括激勵驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)閥或葉片位置感測模塊120。按照本發(fā)明的示例實施例，圖1還示出執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和感測電路121以及激勵驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)閥或葉片位置感測電路123。按照本發(fā)明的一個示例實施例，執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和感測電路121可包括開關(guān)放大器124、濾波組件126、執(zhí)行機構(gòu)128、感測和反饋調(diào)節(jié)電路130。按照一個示例實施例，還可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器132。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可采取壓控振蕩器 (VCO)、逐次近似寄存器轉(zhuǎn)換器(SAR)、Δ- Σ轉(zhuǎn)換器或閃速(flash)轉(zhuǎn)換器的形式。在其它示例實施例中，可將反饋轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。按照本發(fā)明的一個示例實施例，并且如圖1所示，位置感測電路123可包括開關(guān)放大器124、可包括LVDT的位置傳感器136、感測和反饋調(diào)節(jié)電路140。按照一個示例實施例，模數(shù)轉(zhuǎn)換器142也可包含在位置感測電路123中。模數(shù)轉(zhuǎn)換器142可采取壓控振蕩器 (VCO)、逐次近似寄存器轉(zhuǎn)換器(SAR)、Δ- Σ轉(zhuǎn)換器或閃速轉(zhuǎn)換器等等的形式。按照本發(fā)明的示例實施例，執(zhí)行機構(gòu)1 可控制液壓流體或油的流動以用于填充或清空缸。缸可包括連接到閥的活塞，并且閥可通過缸中的液壓流體的量來控制。位置傳感器136可包括可機械鏈接到閥的銜鐵。銜鐵可把來自激勵線圈的激勵信號作為閥的位置的函數(shù)耦合到感測線圈，以便指示閥位置。圖2是按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路200的框圖。在一個示例實施例中，電路200可包括控制器/處理器202?？刂破?處理器202可向開關(guān)功率放大器208提供執(zhí)行機構(gòu)參考204。按照一個示例實施例，執(zhí)行機構(gòu)參考204可以是DC命令，或者它可以是用于控制開關(guān)功率放大器208的脈寬調(diào)制信號。在某些示例實施例中，執(zhí)行機構(gòu)216可屬于要求雙向或單向電流的類型，因此，按照本發(fā)明的一個示例實施例，控制器/處理器202還可向開關(guān)功率放大器208提供極性信號206，以便控制執(zhí)行機構(gòu)216的方向。按照本發(fā)明的一個示例實施例，開關(guān)功率放大器208可提供可采取脈寬調(diào)制 (PWM)信號的形式的開關(guān)驅(qū)動信號207。PWM驅(qū)動信號的一個優(yōu)點在于，開關(guān)功率放大器可生成較少熱量，因為輸出開關(guān)裝置(例如，晶體管或場效應(yīng)裝置)處于通或斷狀態(tài)。裝置的操作(或通或斷)趨向于使裝置中的電阻類型熱生成減至最小，特別是與其中輸出裝置可工作在半導(dǎo)通狀態(tài)的線性功率放大器比較時。按照本發(fā)明的示例實施例，開關(guān)功率放大器可產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動信號207，其中，信號的“接通持續(xù)時間”與執(zhí)行機構(gòu)參考信號204所提供的命令電流成比例。在本發(fā)明的某些示例實施例中，開關(guān)功率放大器208驅(qū)動信號207的頻率可以在大約IOOkHz的數(shù)量級。在本發(fā)明的其它示例實施例中，開關(guān)功率放大器208可按照開關(guān)拓?fù)渌蟮母呋蚋皖l率進(jìn)行開關(guān)。按照示例實施例，開關(guān)驅(qū)動信號207可由低通濾波器209來濾波，以便產(chǎn)生執(zhí)行機構(gòu)電流215。在某些示例實施例中，低通濾波器209可包括一個或多個濾波電感器210、 212和一個或多個濾波電容器214?？砂渌鼮V波組件，以便將執(zhí)行機構(gòu)電流的諧波失真保持在指定容限之內(nèi)。例如，濾波器209可要求小于的總諧波失真，并且因此可要求附加濾波電容器214或電感器212。按照一個示例實施例，可將執(zhí)行機構(gòu)電流215提供給執(zhí)行機構(gòu)216，并且可感測驅(qū)動電流215，用于經(jīng)由電流感測電阻器218或者類似的電流感測裝置反饋給控制器/處理器。其它示例電流感測裝置包括霍耳效應(yīng)電流傳感器或者類似的技術(shù)。在本發(fā)明的一個示例實施例中，執(zhí)行機構(gòu)電流215的全部或部分可經(jīng)過感測電阻器218，并且可在電阻器218 兩端生成電壓降，該電壓降可由反饋電路220進(jìn)一步處理。反饋電路220可包括進(jìn)一步濾波，以便去除電路的其余部分進(jìn)行解釋時可能成問題的尖峰或其它高頻信息。反饋電路220 可向模數(shù)轉(zhuǎn)換器222提供電流反饋信號221 (為了本發(fā)明的目的而稱為第二反饋)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器222可向控制器/處理器202提供數(shù)字信號223。圖2中還示出與圖1所示的激勵驅(qū)動和位置感測電路123對應(yīng)的組件框圖。按照本發(fā)明的示例實施例，控制器/處理器202可提供用于控制開關(guān)功率放大器230的激勵參考信號232。在一個示例實施例中，激勵參考信號232可以是正弦加權(quán)PWM信號。在其它示例實施例中，激勵參考信號232可以是模擬正弦波信號，取決于開關(guān)功率放大器230的配置。按照本發(fā)明的一個示例實施例，開關(guān)功率放大器230可產(chǎn)生開關(guān)激勵信號228，該信號可用于驅(qū)動一個或多個位置傳感器2 上的一個或多個激勵線圈。開關(guān)激勵信號2 可耦合到位置傳感器226中的一個或多個感測線圈，并且所耦合信號的強度可取決于位置傳感器226內(nèi)的可移動芯子224的位置，可移動芯子2M又可耦合到執(zhí)行機構(gòu)216。按照本發(fā)明的示例實施例，通過位置傳感器2 耦合的激勵信號2 可由反饋電路234進(jìn)一步處理，以便產(chǎn)生激勵信號反饋236。按照本發(fā)明的一個示例實施例，激勵信號反饋236可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器240轉(zhuǎn)換成用于控制器/處理器202的數(shù)字信號Ml。在某些示例實施例中，包括開關(guān)功率放大器230的位置傳感器激勵電路可提供大約7伏特均方根(RMS)和大約3. 2千赫的頻率的交流激勵信號228。其它幅度和頻率可按照本發(fā)明的示例實施例來生成。在本發(fā)明的某些實施例中，多個位置傳感器2 可例如經(jīng)由激勵總線來利用相同激勵信號228，使得單個開關(guān)功率放大器230電路可為多個LVDT激勵線圈提供激勵信號228，由此提高電路200的空間和功率效率。在示例實施例中，由開關(guān)功率放大器230所驅(qū)動的位置傳感器2 的最大數(shù)量可基于從特定開關(guān)功率放大器230可得到的最大額定功率輸出來確定，而不必在電路上安裝吸熱器以供散熱。圖3示出按照本發(fā)明的另一個示例實施例的定位伺服控制系統(tǒng)300。定位伺服控制系統(tǒng)300可包括伺服位置控制器302。按照本發(fā)明的示例實施例，伺服位置控制器302可包括下列項中的一個或多個數(shù)字伺服位置調(diào)整器304、一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器306、位置傳感器信號調(diào)節(jié)模塊308、電流調(diào)整器310、電流驅(qū)動器312、激勵控制器314和/或激勵驅(qū)動器316。伺服位置控制器302可提供用于控制耦合到閥部件324的執(zhí)行機構(gòu)318的執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)驅(qū)動信號。執(zhí)行機構(gòu)318還可與一個或多個位置傳感器320、322耦合。按照本發(fā)明的一個示例實施例，伺服位置控制器302還可為位置傳感器320、322提供開關(guān)激勵驅(qū)動信號。按照本發(fā)明的一個示例實施例，位置傳感器320、322可響應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)318的位置而向伺服位置控制器302提供位置反饋。圖4示出按照本發(fā)明的一個示例實施例、具有滯后控制的說明性開關(guān)伺服執(zhí)行機構(gòu)電路400的示例電路圖。與脈寬調(diào)制開關(guān)電路(其中開關(guān)頻率是恒定的，但是“接通”持續(xù)時間被調(diào)整以提供預(yù)期平均電流)不同，電路400可經(jīng)由輸出驅(qū)動器410來提供“接通” 和“斷開”開關(guān)，但是可與命令參考電壓402成比例地調(diào)整平均輸出驅(qū)動電流401，而不一定保持恒定開關(guān)頻率。按照本發(fā)明的示例實施例，電路400可響應(yīng)模擬命令參考電壓402而進(jìn)行操作，并且輸出電流401的調(diào)整可由模擬反饋回路來提供，但是可開/關(guān)(“接通”和 “斷開”)輸出驅(qū)動器410組件，以便使熱耗散為最小并且提高效率。按照一個示例實施例，可在第一運算放大器404的非反相引線上接收參考電壓 402，第一運算放大器404可經(jīng)由柵極電阻器406向輸出驅(qū)動器410的柵極提供開關(guān)驅(qū)動信號。按照示例實施例，輸出驅(qū)動器410可以是金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或者另一種類似的開關(guān)裝置。當(dāng)開關(guān)裝置410被激活(或?qū)?時，輸出驅(qū)動電流401可從電源408 流經(jīng)輸出驅(qū)動器410，流經(jīng)感測電阻器412，以及流經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)418或負(fù)載。按照一個示例實施例，圍繞第二運算放大器4 構(gòu)建的反饋電路可監(jiān)測感測電阻器412兩端的電壓。按照本發(fā)明的示例實施例，并且繼續(xù)參照圖4，反饋回路還可包括濾波電容器 420。用于在第二運算放大器似6上乘以感測電阻器412兩端的電壓的增益可通過增益電阻器414、416、422和/或似4來設(shè)置。按照示例實施例，開關(guān)伺服執(zhí)行機構(gòu)電路400還可包括反饋延遲電阻器4 和反饋延遲電容器440，它們可提供經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號403，以便輸入到第一運算放大器404的反相端子。按照本發(fā)明的示例實施例，第一運算放大器404 可將經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號403電壓與參考電壓402進(jìn)行比較，并且基于差異，按照將使差異減小為零的方式來調(diào)整第一運算放大器404的占空比。反饋延遲電阻器似8和反饋延遲電容器440可使反饋413延遲，由此引入滯后。所產(chǎn)生的輸出驅(qū)動電流401可以是直流(DC)，其中小三角波形疊加在其上。三角波形可以是輸出驅(qū)動器410的開關(guān)性質(zhì)的結(jié)果。按照本發(fā)明的一個示例實施例，所疊加的三角波的幅度可通過增加濾波電容器420的值來減小。在某些實施例中，濾波電容器420可以是大約1微法拉或更大，以便為可以是執(zhí)行機構(gòu)的負(fù)載 418提供平滑輸出驅(qū)動電流401。按照本發(fā)明的示例實施例，感測電阻器412兩端的電壓降可基于通過測量感測電阻器412兩端的電壓降來感測通過執(zhí)行機構(gòu)418的驅(qū)動電流401。按照一個示例實施例，反饋信號413可經(jīng)過放大和濾波，以便產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號403。在某些實施例中，可通過引入與執(zhí)行機構(gòu)418并聯(lián)的附加并聯(lián)電容420來對驅(qū)動電流以及還有反饋信號413進(jìn)行濾波。按照本發(fā)明的一個示例實施例，經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號403可包括使反饋信號403延遲，并且對反饋信號403進(jìn)行濾波。在某些實施例中，經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號403可包括修改反饋信號413的時間常數(shù)。在某些實施例中，修改時間常數(shù)可至少部分基于調(diào)整與反饋回路關(guān)聯(lián)的電阻和/或電容。在某些實施例中，經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號413至少部分基于確定通過執(zhí)行機構(gòu)418的驅(qū)動電流401來確定。在某些實施例中，開關(guān)伺服執(zhí)行機構(gòu)電路400可采用雙(正和負(fù))電源來修改，以便提供輸出驅(qū)動電流401的雙向控制。圖5示出按照本發(fā)明的一個示例實施例的雙向電流開關(guān)電路500。示例電路500 可響應(yīng)第一開關(guān)控制信號502和/或第二開關(guān)控制信號520而為負(fù)載512提供雙向電流。 在示例實施例中，第一開關(guān)控制信號502和/或第二開關(guān)控制信號520可包括脈寬調(diào)制信號。在示例實施例中，負(fù)載512可以是執(zhí)行機構(gòu)，例如圖3中的318。在本發(fā)明的示例實施例中，第一開關(guān)控制信號502和第二開關(guān)控制信號520會經(jīng)過協(xié)調(diào)，使得第一開關(guān)裝置508和第二開關(guān)裝置5 不會同時都閉合。在一個示例實施例中，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)控制信號502電壓大于第一電流反饋信號504 電壓時，正電流538可經(jīng)由正電流通路534提供給負(fù)載512。在某些實施例中，第一運算放大器506 (或者例如比較器)可用于提供用來控制第一開關(guān)裝置508的開關(guān)邏輯或電流，這取決于對第一運算放大器506的輸入電壓502、504。按照一個示例實施例，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置 508處于閉合狀態(tài)時，來自正電壓電源509的電流538可流經(jīng)正電流通路534，并且經(jīng)由感測電阻器510流經(jīng)負(fù)載512。在一個示例實施例中，流經(jīng)感測電阻器510的電流可引起感測電阻器510兩端的電壓降，并且電壓降可被測量并且用于反饋。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，第一電流反饋信號504可基于對第一差動運算放大器514的差動輸入端子所呈現(xiàn)的電壓降。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第一差動運算放大器514的輸出可例如由第一濾波電阻器516和第一濾波電容器518來濾波，從而產(chǎn)生第一電流反饋信號504，用于輸入到第一運算放大器506。在一種相似布置中，并且按照本發(fā)明的一個示例實施例，當(dāng)?shù)诙_關(guān)控制信號520 電壓大于第二電流反饋信號522電壓時，負(fù)電流540可經(jīng)由負(fù)電流通路536提供給負(fù)載 512。在某些實施例中，第二運算放大器524(或者例如比較器)可用于提供用來控制第二開關(guān)裝置5 的開關(guān)邏輯或電流，這取決于對第二運算放大器5M的輸入電壓520、522。按照一個示例實施例，當(dāng)?shù)诙_關(guān)裝置5 處于閉合狀態(tài)時，來自負(fù)電壓電源527的電流540 可流經(jīng)負(fù)電流通路536，并且經(jīng)由負(fù)載512流經(jīng)感測電阻器510。在一個示例實施例中，流經(jīng)感測電阻器510的電流可引起感測電阻器510兩端的電壓降，并且電壓降可被測量并且用于反饋。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，第二電流反饋信號522可基于對第二差動運算放大器528的差動輸入端子呈現(xiàn)的電壓降。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第二差動運算放大器528的輸出可例如由第二濾波電阻器530和第二濾波電容器532來濾波，從而產(chǎn)生第二電流反饋信號522，用于輸入到第二運算放大器524。在某些實施例中，負(fù)載512可包括附加濾波組件，包括諸如電容器、電感器、電阻器之類的無源組件。在某些實施例中，負(fù)載512可包括有源濾波組件。按照本發(fā)明的示例實施例，雙向電流開關(guān)電路500可用于控制執(zhí)行機構(gòu)中的動作的極性(或方向)。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第一開關(guān)控制信號502和/或第二開關(guān)控制信號可包括可用于控制執(zhí)行機構(gòu)的速度或力量的脈寬調(diào)制(PWM)信號。按照示例實施例，正電流通路534和負(fù)電流通路536可互斥地設(shè)置，以便避免使正電壓電源509與負(fù)電壓電源527短接。在本發(fā)明的某些實施例中，并且參照圖5的雙電源配置，操縱一個或多個開關(guān)裝置508、526以建立至少一個正電流通路534和/或至少一個負(fù)電流通路536包括協(xié)調(diào)至少兩個開關(guān)508、526，其中開關(guān)508、5沈中的至少一個處于開路狀態(tài)，以便避免使電源509、 527短路。按照本發(fā)明的示例實施例，兩個或更多開關(guān)裝置508、5 可用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)負(fù)載512的電流，并且在執(zhí)行機構(gòu)的操作期間，開關(guān)508、5沈中的至少一個可處于開路狀態(tài)，以便避免使電源509、527短路。本發(fā)明的某些實施例可包括控制器，控制器可配置成通過協(xié)調(diào)至少第一開關(guān)裝置508和第二開關(guān)裝置526以可開關(guān)方式控制電流538540。按照示例實施例，開關(guān)裝置508、5沈中的至少一個處于開路狀態(tài)，并且裝置508、5沈中的至少一個可操作以至少部分基于脈寬調(diào)制來控制驅(qū)動電流538540。在某些實施例中，控制器可配置成通過協(xié)調(diào)至少第一開關(guān)裝置508和第二開關(guān)裝置526以可開關(guān)方式控制電流538、5400在一個示例實施例中，開關(guān)裝置508、526中的至少一個處于開路狀態(tài)，并且其中裝置 508,526中的至少一個可操作以至少部分基于脈寬調(diào)制來控制驅(qū)動電流538540。按照本發(fā)明的某些實施例，并且參照圖5或圖6，電流538、540、617、619可由與至少一個正電流通路543、620或者至少一個負(fù)電流通路536、622關(guān)聯(lián)的至少一個開關(guān)508、 526,610,612,614,616來控制。在某些實施例中，電流538540、617、619可使用脈寬調(diào)制來控制。在一個示例實施例中，可操縱一個或多個裝置508、526、610、612、614、616來建立至少一個正電流通路534、620和至少一個負(fù)電流通路536、622，使得電流通路互斥。在某些實施例中，互斥電流通路534、536、620、622可通過執(zhí)行機構(gòu)512、618來完成。按照示例實施例，如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)之類的兩個或更多開關(guān)裝置508、526、 610、612、614、616可用于控制雙向電流。按照本發(fā)明的其它示例實施例，其它各種半導(dǎo)體和 /或固態(tài)開關(guān)裝置可用作開關(guān)裝置508、526、610、612、614、616。在某些實施例中，續(xù)流二極管、電容器、電感器和其它組件可被包含并且與開關(guān)裝置關(guān)聯(lián)。按照本發(fā)明的示例實施例，并且參照圖6，正和/或負(fù)電流617、619可通過下列步驟來控制協(xié)調(diào)采取H橋配置的至少四個開關(guān)610、612、614、616，使得四個開關(guān)中的至少兩個處于開路狀態(tài)，而另外兩個開關(guān)中的至少一個至少部分基于脈寬調(diào)制來控制電流。按照本發(fā)明的某些實施例，正電流通路620可包括第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616，而負(fù)電流通路622可包括第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置612。在某些實施例中，控制器102 可配置成通過控制第一開關(guān)裝置610或者第四開關(guān)裝置616來控制正驅(qū)動電流619。在某些實施例中，控制器還可配置成通過控制第二開關(guān)裝置614或者第三開關(guān)裝置612來控制負(fù)驅(qū)動電流617。在某些實施例中，第一開關(guān)裝置610和第三開關(guān)裝置612的導(dǎo)通狀態(tài)互斥，第二開關(guān)裝置614和第四開關(guān)裝置616的導(dǎo)通狀態(tài)互斥。本發(fā)明的某些實施例可包括控制器，控制器可配置成通過協(xié)調(diào)至少第一開關(guān)裝置610、第二開關(guān)裝置614、第三開關(guān)裝置612和第四開關(guān)裝置616以可開關(guān)方式控制電流 617、619。在本發(fā)明的示例實施例中，四個開關(guān)裝置610、612、614、616中的至少兩個可處于開路狀態(tài)，而其余兩個開關(guān)裝置中的至少一個可操作以至少部分基于脈寬調(diào)制來控制驅(qū)動電流617、619。在某些實施例中，電流可流經(jīng)可包括第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616 的正電流通路620。在某些實施例中，電流可流經(jīng)可包括第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置 612的負(fù)電流通路622。本發(fā)明的實施例提供可包括第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616的正電流通路 620。本發(fā)明的實施例可包括其中可包含第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置612的負(fù)電流通路622。按照一個示例實施例，控制器可配置成通過控制第一開關(guān)裝置610或者第四開關(guān)裝置616來控制正驅(qū)動電流619。按照一個示例實施例，控制器可配置成通過控制第二開關(guān)裝置614或者第三開關(guān)裝置612來控制負(fù)驅(qū)動電流617。按照本發(fā)明的示例實施例，第一開關(guān)裝置610和第三開關(guān)裝置612的導(dǎo)通狀態(tài)互斥，而第二開關(guān)裝置614和第四開關(guān)裝置 616的導(dǎo)通狀態(tài)互斥。圖6示出按照本發(fā)明的一個示例實施例的說明性H橋的電路圖。按照本發(fā)明的示例實施例，電壓源602可用于經(jīng)由第一開關(guān)裝置610、第二開關(guān)裝置612、第三開關(guān)裝置614 和/或第四開關(guān)裝置616的組合來提供通過負(fù)載618(它可以是執(zhí)行機構(gòu)、例如，如圖3的 318中)的電流。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，第一開關(guān)裝置610的狀態(tài)可通過第一開關(guān)驅(qū)動信號604來控制，而第三開關(guān)裝置614的狀態(tài)可通過第二開關(guān)驅(qū)動信號606來控制。按照本發(fā)明的一個示例實施例，第三開關(guān)裝置612和第四開關(guān)裝置616的狀態(tài)可通過方向/極性信號608和反相器609來控制。應(yīng)當(dāng)顯而易見，極性控制信號608和反相器609可施加到第一和第二開關(guān)裝置(610、614)，而驅(qū)動信號(604、606)可施加到第三和第四開關(guān)裝置 (612,616)。因此，按照本發(fā)明的另一個示例實施例，第一開關(guān)裝置610和第二開關(guān)裝置612 的狀態(tài)可通過方向/極性信號(例如608)和反相器(例如609)來控制。因此，在相關(guān)示例實施例中，第三開關(guān)裝置612可通過驅(qū)動信號(例如604)來控制。同樣，開關(guān)裝置616 可改為通過驅(qū)動信號(例如606)來控制。在本發(fā)明的其它示例實施例中，分開的各個開關(guān)驅(qū)動信號可用于控制開關(guān)裝置(610、612、614、616)中的每一個。在本發(fā)明的某些示例實施例中，開關(guān)裝置對(610和616)或(614和612)的導(dǎo)通狀態(tài)可用于控制通過負(fù)載618的電流的方向。在某些實施例中，可采取措施來確保第三開關(guān)裝置612從不與第一開關(guān)裝置610同時導(dǎo)通，并且類似地，第二開關(guān)裝置614和第四開關(guān)裝置616不應(yīng)當(dāng)同時處于導(dǎo)通狀態(tài)。圖6示出在某些實施例中可利用如以上參照圖5所述的PWM開關(guān)概念來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的雙向控制的H橋電路拓?fù)?。下面參照圖7和圖8來論述這個PWM控制實施例的附加描述。按照示例實施例，圖6的H橋電路拓?fù)溥€可利用滯后開關(guān)概念，如以上參照圖4所述。例如，圖6中的第一開關(guān)裝置610和第二開關(guān)裝置614可包括圖4的組件的部分或全部，其中圖6的開關(guān)裝置610、614對應(yīng)于圖4的輸出驅(qū)動器410。對圖2嘗試這個概念，應(yīng)當(dāng)顯而易見，圖2的方向/極性控制206可對應(yīng)于圖6的方向/極性信號608。按照本發(fā)明的實施例，H橋電路拓?fù)溥€可適用于其它滯后控制和脈寬調(diào)制開關(guān)裝置和電路，如前面參照圖2和圖3所述。按照一個示例實施例，僅Q脈寬調(diào)制(PWM)控制可用于控制用于驅(qū)動如圖6中的執(zhí)行機構(gòu)618的電流。按照一個示例實施例，可通過閉合第四開關(guān)裝置616以規(guī)定電流極性來控制正電流619通過執(zhí)行機構(gòu)618。正電流619的幅值可經(jīng)由第一開關(guān)裝置610來控制。在一個示例實施例中，正電流619可通過作為圖7所示的僅Q PWM的函數(shù)接通和斷開第一開關(guān)裝置610來控制。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置612可在正電流619被命令時始終保持為開路狀態(tài)。類似的方式可用于控制負(fù)電流617通過執(zhí)行機構(gòu)618。例如并且按照一個示例實施例，第三開關(guān)裝置612可保持閉合以規(guī)定電流極性，同時第二開關(guān)裝置614經(jīng)由僅nQ PWM(如圖8所示)接通和斷開，以便控制負(fù)電流617的幅值。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616可在負(fù)電流617被命令時始終保持為開路狀態(tài)。參照圖5并且按照一個示例實施例，僅Q PWM控制(如圖7所示)可用于接通和斷開開關(guān)裝置508，以便控制正電流538通過執(zhí)行機構(gòu)512。在其中建立正電流534通路的這個實施例中，開關(guān)裝置540可保持為開路狀態(tài)。同樣，在圖5中，對于負(fù)電流536，按照一個示例實施例，僅nQ PWM(如圖8所示) 可用于接通和斷開開關(guān)裝置526，以便控制負(fù)電流M0。對于這個示例實施例，開關(guān)裝置508 可保持為開路狀態(tài)。按照本發(fā)明的示例實施例，通過執(zhí)行機構(gòu)618的雙向驅(qū)動電流617、619可包括操縱和/或協(xié)調(diào)一個或多個裝置610、612、614、616，以便建立通過執(zhí)行機構(gòu)618的至少一個正電流通路620和至少一個負(fù)電流通路622。按照示例實施例，可提供至少基于與執(zhí)行機構(gòu) 618關(guān)聯(lián)的電流617、619的反饋(如圖4中的403)，并且通過執(zhí)行機構(gòu)618的電流617、619 可至少部分基于反饋(如圖4中的403)來控制。按照本發(fā)明的示例實施例，執(zhí)行機構(gòu)電流 617,619可基于反饋(如圖4中的403)和參考信號(如圖4中的402)的比較來控制。在某些實施例中，控制所述電流617、619還可包括協(xié)調(diào)至少四個開關(guān)裝置610、612、614、616， 其中四個開關(guān)裝置中的至少兩個處于開路狀態(tài)，而另外兩個開關(guān)中的至少一個至少部分基于處于閉合狀態(tài)的時間的百分比來控制電流。在某些示例實施例中，電流617、619可通過控制與至少一個正電流通路620或者至少一個負(fù)電流通路622關(guān)聯(lián)的至少一個開關(guān)來控制。在本發(fā)明的某些實施例中，可操縱一個或多個裝置610、612、614、616來建立至少一個正電流通路620和至少一個負(fù)電流通路622。在一個示例實施例中，兩個互斥電流通路可采用執(zhí)行機構(gòu)618來橋接。按照本發(fā)明的某些示例實施例，控制電流617、619可通過使用如圖4所示的滯后控制來實現(xiàn)。本發(fā)明的某些示例實施例可包括用于控制雙向驅(qū)動電流617、619的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括執(zhí)行機構(gòu)618、電壓源602、通過執(zhí)行機構(gòu)618的至少一個正電流通路620和至少一個負(fù)電流通路622以及控制器(如圖1中的102)，控制器配置成至少部分基于與執(zhí)行機構(gòu) 618關(guān)聯(lián)的反饋(如圖4中的403)來操縱電流通路620、622和控制電流617、619。在某些實施例中，控制器(如圖1中的102)還配置成基于反饋(如圖4中的403)和參考信號(如圖4中的402)的比較來操縱電流通路620、622以及控制電流617、619。在某些示例實施例中，正電流通路620包括第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616，而負(fù)電流通路622包括第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置612。在某些示例實施例中，控制器(如圖1中的102)還配置成通過控制第一開關(guān)裝置610或者第四開關(guān)裝置616來控制正驅(qū)動電流619，并且控制器(如圖1中的102)還配置成通過控制第二開關(guān)裝置614或者第三開關(guān)裝置612來控制負(fù)驅(qū)動電流617。按照某些示例實施例，控制器(如圖1中的102)還配置成控制開關(guān)裝置610、612、 614、616的導(dǎo)通狀態(tài)。在某些示例實施例中，第一開關(guān)裝置610和第三開關(guān)裝置612的導(dǎo)通狀態(tài)互斥，而且第二開關(guān)裝置614和第四開關(guān)裝置616的導(dǎo)通狀態(tài)互斥。在某些示例實施例中，控制器(如圖1中的102)還配置成通過協(xié)調(diào)至少第一開關(guān)裝置610、第二開關(guān)裝置614、 第三開關(guān)裝置612和第四開關(guān)裝置616以可開關(guān)方式控制電流617、619。按照示例實施例， 四個開關(guān)裝置610、612、614、616中的至少兩個處于開路狀態(tài)，而其余兩個開關(guān)裝置中的至少一個可操作以至少部分基于處于閉合狀態(tài)的時間的百分比來控制驅(qū)動電流617、619。在某些示例實施例中，控制器(102)還配置成至少部分基于如圖4所示的滯后控制來控制電流 617、619。按照一個示例實施例，如以上參照圖4所述的滯后控制可用于控制用于驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)618的電流。例如，正電流619可通過閉合第四開關(guān)裝置616以規(guī)定電流極性來控制。 正電流619的幅值可經(jīng)由第一開關(guān)裝置610來控制。在一個示例實施例中，正電流619可通過作為如以上參照圖4所述的滯后控制回路動作的函數(shù)接通和斷開第一開關(guān)裝置610來控制。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第二開關(guān)裝置614和第三開關(guān)裝置612可在正電流 619由滯后控制回路命令時始終保持為開路狀態(tài)。類似的方式可用于控制負(fù)電流617通過執(zhí)行機構(gòu)618。例如并且按照一個示例實施例，第三開關(guān)裝置612可保持閉合以規(guī)定電流極性，同時第二開關(guān)裝置614經(jīng)由滯后控制回路動作來接通和斷開，以便控制負(fù)電流617的幅值。在本發(fā)明的一個示例實施例中，第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616可在負(fù)電流617被命令時始終保持為開路狀態(tài)。按照某些示例實施例，并且繼續(xù)參照圖6，提供一種用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)618的雙向驅(qū)動電流617、619的電路。該電路可包括通過執(zhí)行機構(gòu)618的至少一個正電流通路 620和至少一個負(fù)電流通路622以及控制器(如圖1中的102)，所述控制器配置成至少部分基于與執(zhí)行機構(gòu)618關(guān)聯(lián)的反饋(如圖4中的403)來操縱電流通路620、622和控制電流617、619。按照示例實施例，控制器(如圖1中的102)還可配置成基于反饋和參考信號的比較來操縱電流通路620、622以及控制電流617、619。在某些示例實施例中，正電流通路 620可包括第一開關(guān)裝置610和第四開關(guān)裝置616，而負(fù)電流通路622可包括第二開關(guān)裝置 614和第三開關(guān)裝置612。按照某些示例實施例，控制器(如圖1中的102)還可配置成通過控制第一開關(guān)裝置610或者第四開關(guān)裝置616來控制正驅(qū)動電流619，并且控制器還可配置成通過控制第二開關(guān)裝置614或者第三開關(guān)裝置612來控制負(fù)驅(qū)動電流617。在某些示例實施例中，控制器(如圖1中的102)還可配置成控制開關(guān)裝置610、612、614、616的導(dǎo)通狀態(tài)。在本發(fā)明的某些實施例中，第一開關(guān)裝置610和第三開關(guān)裝置612的導(dǎo)通狀態(tài)互斥，而第二開關(guān)裝置614和第四開關(guān)裝置616的導(dǎo)通狀態(tài)互斥。按照本發(fā)明的某些實施例，控制器102還可配置成通過下列步驟來控制驅(qū)動電流617、619 協(xié)調(diào)開關(guān)裝置610、612、614、616，四個開關(guān)裝置610、612、614、616中的至少兩個處于開路狀態(tài)，而另外兩個開關(guān)裝置中的至少一個可操作以至少部分基于處于閉合狀態(tài)的時間的百分比來控制電流617、619。圖7和圖8分別示出按照本發(fā)明的示例實施例的正電流開關(guān)控制700和負(fù)電流開關(guān)控制800的示例時間圖。這些時間圖的示例實施例可應(yīng)用于本發(fā)明的僅Q脈寬調(diào)制 (PWM)控制實施例。按照本發(fā)明的實施例，這些示例時間圖可適用于以上針對圖5的執(zhí)行機構(gòu)雙向電流開關(guān)電路500和/或圖6的H橋電路600所述的實施例。這些附圖表示作為時間的函數(shù)的串聯(lián)的兩個開關(guān)裝置的示例開關(guān)狀態(tài)(通或斷)。所示的開關(guān)狀態(tài)可為執(zhí)行機構(gòu)(如圖3中的318)提供可重新配置的導(dǎo)通通路，以便控制極性和平均驅(qū)動電流，極性和平均驅(qū)動電流又可用于控制相應(yīng)動作方向以及控制執(zhí)行機構(gòu)的速度或力量。按照一個示例實施例并且如圖7所示，開關(guān)裝置可按照僅Q PWM開關(guān)裝置狀態(tài)來控制。例如，第一開關(guān)裝置(比如H橋的一個分支、如圖6中的620中的610，或者圖5的第一開關(guān)508中)可按照作為時間的函數(shù)的第一開關(guān)狀態(tài)702來控制。圖7還示出第二開關(guān)裝置(比如H橋的相同分支、如圖6中的620中的616)的開關(guān)裝置狀態(tài)704。按照一個示例實施例，第二開關(guān)裝置狀態(tài)704在沿一個方向驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)時可以是穩(wěn)定“接通”，并且因此，這個特征使本發(fā)明不同于其中第二開關(guān)裝置通常被PWM開關(guān)的傳統(tǒng)PWM開關(guān)。按照本發(fā)明的示例實施例，第一開關(guān)裝置狀態(tài)702的占空比可根據(jù)需要來調(diào)整， 以便提供通過執(zhí)行機構(gòu)的預(yù)期平均電流。按照本發(fā)明的示例實施例，當(dāng)開關(guān)裝置配置成路由正電流(如圖6中的619)通過執(zhí)行機構(gòu)(比如618)(經(jīng)由開關(guān)裝置，比如圖6中的610 和616)時，H橋的另一個分支中的開關(guān)裝置(比如圖6中的614和612)可處于開路狀態(tài)， 以便避免使電源短接。圖8示出僅nQ PWM負(fù)電流開關(guān)狀態(tài)800的類似示例時間圖。按照一個示例實施例，第一(負(fù)電流)開關(guān)裝置(比如H橋的一個分支、如圖6中的622中的614，或者圖5的第二開關(guān)裝置526中)可按照作為時間的函數(shù)的第一負(fù)開關(guān)狀態(tài)804來控制。圖8還示出第二(負(fù)電流)開關(guān)裝置(比如H橋的相同支路、如圖6中的622中的612)的第二負(fù)開關(guān)裝置狀態(tài)802。按照一個示例實施例，第二開關(guān)裝置狀態(tài)802在沿一個方向驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)時可以是穩(wěn)定“接通”，并且因此，這個特征使本發(fā)明不同于其中第二開關(guān)裝置通常被PWM開/ 關(guān)的傳統(tǒng)PWM開/關(guān)。按照本發(fā)明的示例實施例，第一負(fù)開關(guān)裝置狀態(tài)804的占空比可根據(jù)需要來調(diào)整，以便提供通過執(zhí)行機構(gòu)的預(yù)期平均負(fù)電流。按照本發(fā)明的示例實施例，當(dāng)開關(guān)裝置配置成路由負(fù)電流(如圖6中的617)通過執(zhí)行機構(gòu)(如618)(經(jīng)由開關(guān)裝置、如圖6中的612 和614)時，H橋的另一個分支中的開關(guān)裝置(如圖6中的610和616)可處于開路狀態(tài)，以便避免使電源短接?，F(xiàn)在參照圖9的流程圖來描述用于控制執(zhí)行機構(gòu)的示例方法900。該方法在框902 開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，生成參考信號。在框904并且按照本發(fā)明的一個示例實施例，至少部分基于參考信號采用開關(guān)驅(qū)動信號來操縱執(zhí)行機構(gòu)。在框906并且按照一個示例實施例，生成開關(guān)激勵信號。在框908并且按照一個示例實施例，至少部分基于與開關(guān)激勵信號關(guān)聯(lián)的反饋來控制參考。方法900在框908之后結(jié)束。現(xiàn)在參照圖10的流程圖來描述用于控制執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電流的示例方法1000。該方法在框1002開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括接收參考信號。在框1004，該方法可包括至少部分基于驅(qū)動電流來確定反饋信號。在框1006，該方法可包括至少部分基于反饋信號來確定經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號。在框1008，該方法可包括將參考信號與經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號進(jìn)行比較。在框1010，該方法可包括基于參考信號和經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號的比較來控制驅(qū)動電流。方法1000在框1010之后結(jié)束。現(xiàn)在參照圖11的流程圖來描述用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的示例方法1100。該方法在框1101開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括接收方向控制信號。在框1102，該方法可包括至少部分基于方向控制來操縱一個或多個裝置，以便建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個可開關(guān)正電流通路和至少一個可開關(guān)負(fù)電流通路。在框 1104，該方法可包括至少基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的電流來提供反饋。而且，在框1106，該方法可包括至少部分基于反饋來控制電流。方法1100在框1106之后結(jié)束?，F(xiàn)在參照圖12的流程圖來描述用于控制執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電流的示例方法1200。該方法在框1201開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括接收方向控制信號。在框1202，該方法可包括至少部分基于方向控制信號來操縱一個或多個裝置，以便建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個可開關(guān)正電流通路和至少一個可開關(guān)負(fù)電流通路。在框1204并且按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括至少基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的電流來提供反饋。在框1206，該方法可包括至少部分基于反饋或者基于反饋與脈寬調(diào)制信號的比較來控制電流。方法1200在框1206之后結(jié)束?，F(xiàn)在參照圖13的流程圖來描述用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的示例方法1300。該方法在框1302開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括接收參考信號。在框1304，該方法可包括至少基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的電流來確定反饋信號。在框 1306，該方法可包括基于參考信號和經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號的比較來控制驅(qū)動電流。在框1308，該方法可包括經(jīng)由滯后控制來操縱一個或多個裝置，以便建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路。方法1300在框1308之后結(jié)束?，F(xiàn)在參照圖14的流程圖來描述用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的示例方法1400。該方法在框1402開始，其中按照本發(fā)明的一個示例實施例，該方法可包括接收參考信號。在框1404，該方法可包括至少基于與執(zhí)行機構(gòu)關(guān)聯(lián)的電流來確定反饋信號。在框 1406，該方法可包括基于參考信號和經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號的比較來控制驅(qū)動電流。在框1408， 該方法可包括經(jīng)由脈寬調(diào)制控制來操縱一個或多個裝置，以便建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路。方法1400在框1408之后結(jié)束。因此，本發(fā)明的示例實施例能夠提供如下技術(shù)效果創(chuàng)建以提高的效率來提供伺服執(zhí)行機構(gòu)控制的某些系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明的示例實施例能夠提供如下進(jìn)一步的技術(shù)效果提供用于減少伺服執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器或激勵信號驅(qū)動器所生成的熱量的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明的示例實施例能夠提供如下進(jìn)一步的技術(shù)效果提供用于消除吸熱器或者減小傳統(tǒng)伺服執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動器中所需的吸熱器尺寸的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明的示例實施例能夠提供如下的進(jìn)一步技術(shù)效果提供用于減小與伺服執(zhí)行機構(gòu)及其驅(qū)動電子器件關(guān)聯(lián)的電路、電路板和/或面板的尺寸或占用面積的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。在本發(fā)明的示例實施例中，控制器系統(tǒng)100、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路 200和/或定位控制系統(tǒng)300可包括被執(zhí)行以便于任何操作的任何數(shù)量的軟件應(yīng)用。在示例實施例中，一個或多個I/O接口可便于控制器系統(tǒng)100、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路200和/或定位控制系統(tǒng)300以及一個或多個輸入/輸出裝置之間的通信。例如，通用串行總線端口、串行端口、盤驅(qū)動器、CD-ROM驅(qū)動器和/或諸如顯示器、鍵盤、小鍵盤、鼠標(biāo)、控制面板、觸摸屏顯示器、麥克風(fēng)等的一個或多個用戶接口裝置可便于用戶與控制器系統(tǒng)100、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路200和/或定位控制系統(tǒng)300 交互。一個或多個I/O接口可用于接收或收集來自各種各樣的輸入裝置的數(shù)據(jù)和/或用戶指令。所接收的數(shù)據(jù)在本發(fā)明的各種實施例中可按照需要由一個或多個計算機處理器來處理，和/或存儲在一個或多個存儲器裝置中。一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口可便于控制器系統(tǒng)100、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路200和/或定位控制系統(tǒng)300輸入和輸出連接到一個或多個適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)和/或連接；例如便于與和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的任何數(shù)量的傳感器的通信的連接。一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口還可便于連接到一個或多個適當(dāng)網(wǎng)絡(luò)；例如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、因特網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、射頻網(wǎng)絡(luò)、Bluetooth 使能網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi 使能網(wǎng)絡(luò)、基于衛(wèi)星的網(wǎng)絡(luò)、任何有線網(wǎng)絡(luò)、任何無線網(wǎng)絡(luò)等，用于與外部裝置和/或系統(tǒng)進(jìn)行通信。根據(jù)需要，本發(fā)明的實施例可包括控制器系統(tǒng)100、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路200和/或定位控制系統(tǒng)300，其中具有如圖1、圖2和圖3中所示的或多或少的組件。以上參照按照本發(fā)明的示例實施例的系統(tǒng)、方法、設(shè)備和/或計算機程序產(chǎn)品的框圖和流程圖描述了本發(fā)明。大家會理解，框圖和流程圖的一個或多個框以及框圖和流程圖中的框的組合分別可通過計算機可執(zhí)行程序指令來實現(xiàn)。同樣，按照本發(fā)明的一些實施例，框圖和流程圖的某些框可以不一定需要按所呈現(xiàn)的順序來執(zhí)行，或者可以不一定需要完全執(zhí)行。
這些計算機可執(zhí)行程序指令可加載到通用計算機、專用計算機、處理器或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上以產(chǎn)生特定機器，使得在計算機、處理器或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上執(zhí)行的指令創(chuàng)建用于實現(xiàn)流程圖的一個或多個框中指定的一個或多個功能的部件。 這些計算機程序指令還可存儲在計算機可讀存儲器中，它們可指導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式起作用，使得計算機可讀存儲器中存儲的指令產(chǎn)生一種制品，其中包括實現(xiàn)流程圖的一個或多個框中指定的一個或多個功能的指令部件。作為一個示例，本發(fā)明的實施例可提供計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可用介質(zhì)，其中包含計算機可讀程序代碼或程序指令，所述計算機可讀程序代碼適合被執(zhí)行以實現(xiàn)流程圖的一個或多個框中指定的一個或多個功能。計算機程序指令還可被加載到計算機或者其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，從而使一系列操作單元或步驟在計算機或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行，從而產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的過程，使得在計算機或其它可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)流程圖的一個或多個框中指定的功能的單元或步驟。因此，框圖和流程圖的框支持用于執(zhí)行指定功能的部件的組合、用于執(zhí)行指定功能的單元或步驟的組合、以及用于執(zhí)行指定功能的程序指令部件。大家還會理解，框圖和流程圖的各框以及框圖和流程圖中的框的組合可通過執(zhí)行指定功能、單元或步驟的基于硬件的專用計算機系統(tǒng)或者專用硬件和計算機指令的組合來實現(xiàn)。雖然結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為最實際的內(nèi)容和各種實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是要理解，本發(fā)明并不局限于所公開的實施例，相反，它意在涵蓋包含于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的各種修改和等效布置。雖然本文中采用具體術(shù)語，但是它們僅以一般性和描述性意義來使用，而不是用于限制的目的。本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，其中包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可專利范圍在權(quán)利要求中定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求的文字語言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的非實質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則它們應(yīng)當(dāng)是處于權(quán)利要求的范圍之
內(nèi)。
配件表
100控制器系統(tǒng)
102控制器
104存儲器
106(一個或多個)處理器
108(一個或多個)輸入/輸出接口
110(一個或多個)網(wǎng)絡(luò)接口
112操作系統(tǒng)
114數(shù)據(jù)
118執(zhí)行機構(gòu)命令和感測模塊
120激勵驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)位置感測模塊
121執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和感測電路
123激勵驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)位置感測電路
124執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)放大器126濾波128執(zhí)行機構(gòu)130感測和反饋調(diào)節(jié)132模數(shù)轉(zhuǎn)換器(可以是壓控振蕩器)134激勵驅(qū)動開關(guān)放大器136位置傳感器(LVTD/RVDT)140感測和反饋調(diào)節(jié)142模數(shù)轉(zhuǎn)換器(可以是壓控振蕩器)200執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動和位置傳感器激勵電路202控制器/處理器204執(zhí)行機構(gòu)參考或脈寬調(diào)制信號206極性信號207開關(guān)驅(qū)動信號208開關(guān)功率放大器209濾波器210第一濾波電感器212第二濾波電感器214濾波電容器215執(zhí)行機構(gòu)電流216執(zhí)行機構(gòu)218電流感測電阻器220反饋電路221電流反饋(第二反饋)222A/D 轉(zhuǎn)換器223數(shù)字信號224位置傳感器可移動芯子2 位置傳感器(LVDT、RVDT)228開關(guān)激勵信號230開關(guān)功率放大器232激勵參考信號234反饋電路236激勵信號反饋240A/D 轉(zhuǎn)換器241數(shù)字信號300定位控制系統(tǒng)302伺服位置控制304數(shù)字伺服位置調(diào)整器(微處理器)306模數(shù)轉(zhuǎn)換器
308位置傳感器反饋調(diào)節(jié)310電流調(diào)整器312用于執(zhí)行機構(gòu)的電流驅(qū)動器314激勵控制316激勵驅(qū)動器318執(zhí)行機構(gòu)320 位置傳感器 1 (LVDTl)322 位置傳感器 2 (LVDT2)324閥部件400具有滯后控制的開關(guān)伺服執(zhí)行機構(gòu)電路401輸出驅(qū)動器電流402參考信號403經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋信號404第一運算放大器406輸出驅(qū)動器柵極電阻器408 電源410電流控制裝置(輸出驅(qū)動器(可以是MOSFET或類似器件))412感測電阻器413反饋信號驅(qū)動電流感測信號414第一反饋電阻器416第二反饋電阻器418 負(fù)載420濾波電容器422偏置電阻器424增益電阻器428反饋延遲電阻器430反饋延遲電容器432 地500雙向電流開關(guān)電路502第一開關(guān)控制信號(PWM參考信號)504第一電流反饋信號506第一運算放大器508第一開關(guān)裝置509 Vcc (正電壓電源)510感測電阻器511 地512負(fù)載和濾波器514第一差動放大器516第一濾波電阻器0192]518第一濾波電容器0193]520第二開關(guān)控制信號(PWM參考信號)0194]522第二電流反饋信號0195]524第二運算放大器0196]526第二開關(guān)裝置0197]527-Vee (負(fù)電壓電源)0198]528第二差動放大器0199]530第二濾波電阻器0200]532第二濾波電容器0201]534正電流通路0202]536負(fù)電流通路0203]538正電流0204]540負(fù)電流0205]600H橋0206]602電源0207]604第一開關(guān)驅(qū)動信號0208]606第二開關(guān)驅(qū)動信號0209]608方向/極性信號0210]609反相器0211]610第一開關(guān)裝置0212]612第三開關(guān)裝置0213]614第二開關(guān)裝置0214]616第四開關(guān)裝置0215]617負(fù)驅(qū)動電流0216]618負(fù)載0217]619正驅(qū)動電流0218]620正電流通路0219]622負(fù)電流通路0220]700正電流開關(guān)狀態(tài)0221]702第一開關(guān)裝置狀態(tài)0222]704第二開關(guān)裝置狀態(tài)(穩(wěn)定接通)0223]706傳統(tǒng)H橋支路第二開關(guān)裝置狀態(tài)(供比較)0224]800負(fù)電流開關(guān)狀態(tài)0225]802第二負(fù)開關(guān)裝置狀態(tài)(穩(wěn)定接通)0226]804第一負(fù)開關(guān)裝置狀態(tài)0227]806傳統(tǒng)H橋支路第二開關(guān)裝置狀態(tài)(供比較)0228]900方法0229]902框0230]904框
906框908框910框1000方法1002框1004框1006框1008框1010框1100方法1102框1104框1106框1108框1200方法1202框1204框1206框1208框
權(quán)利要求
1.一種用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的方法，所述方法包括接收方向控制信號(502，520，608)；至少部分基于所述方向控制信號(502，520，608)來操縱一個或多個裝置(610，612， 614，616)以建立通過執(zhí)行機構(gòu)(618)的至少一個可開關(guān)正電流通路(620)和至少一個可開關(guān)負(fù)電流通路(622)；至少基于與所述執(zhí)行機構(gòu)(618)關(guān)聯(lián)的電流(617，619)來提供反饋003)；以及至少部分基于所述反饋(403)來控制所述電流(617，619)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述電流(617，619)還基于所述反饋(403)與參考信號(402)的比較。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述電流(617，619)還包括協(xié)調(diào)至少四個開關(guān)(610，612，614，616)，其中所述四個開關(guān)中的至少兩個開關(guān)處于開路狀態(tài)，而另外兩個開關(guān)中的至少一個開關(guān)至少部分基于處于閉合狀態(tài)的時間的百分比來控制所述電流。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，操縱一個或多個裝置(610，612，614，616)以建立至少一個正電流通路(620)和至少一個負(fù)電流通路(622)包括協(xié)調(diào)至少四個開關(guān)(610， 612,614,616)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述電流(617，619)包括控制與至少一個正電流通路(620)或者至少一個負(fù)電流通路(622)關(guān)聯(lián)的至少一個開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述電流(617，619)包括使用滯后(400)控制來控制所述電流。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，操縱一個或多個裝置(610，612，614，616)以建立至少一個正電流通路(620)和至少一個負(fù)電流通路(622)包括采用所述執(zhí)行機構(gòu)(618)來橋接兩個互斥的電流通路。
8.一種用于控制雙向驅(qū)動電流(617，619)的系統(tǒng)，包括執(zhí)行機構(gòu)(618)；電源(602)；通過所述執(zhí)行機構(gòu)(618)的至少一個正電流通路(620)和至少一個負(fù)電流通路(622)；以及控制器(102)，配置成至少部分基于與所述執(zhí)行機構(gòu)(618)關(guān)聯(lián)的反饋(403)來操縱所述電流通路(620,622)和控制電流(617,619) ο
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(102)還配置成基于所述反饋(403)與參考信號G02)的比較來操縱所述電流通路(620,62 和控制電流(617，619)。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述正電流通路(620)包括第一開關(guān)裝置(610) 和第四開關(guān)裝置(616)，并且其中所述負(fù)電流通路(622)包括第二開關(guān)裝置(614)和第三開關(guān)裝置(612)。
全文摘要
本發(fā)明名稱是“用有滯后控制的H橋控制雙向伺服執(zhí)行機構(gòu)的方法和系統(tǒng)”。本發(fā)明的某些實施例可包括用于控制通過執(zhí)行機構(gòu)的雙向驅(qū)動電流的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。該方法可包括接收方向控制信號(502，520，608)，至少部分基于方向控制信號(502，520，608)來操縱一個或多個裝置(610，612，614，616)以建立通過執(zhí)行機構(gòu)(618)的至少一個可開關(guān)正電流通路(620)和至少一個可開關(guān)負(fù)電流通路(622)，至少基于與執(zhí)行機構(gòu)(618)關(guān)聯(lián)的電流(617，619)來提供反饋(403)，以及至少部分基于反饋(403)來控制電流(617，619)。該方法的某些實施例可包括經(jīng)由滯后控制來操縱一個或多個裝置以建立通過執(zhí)行機構(gòu)的至少一個正電流通路和至少一個負(fù)電流通路。
文檔編號F01D21/00GK102322302SQ20111014908
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者R·A·卡特, R·M·德賽 申請人:通用電氣公司