一種比例閥數(shù)字式控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種比例閥數(shù)字式控制器，包括：監(jiān)控配置模塊，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給ARM處理器；ARM處理器，用于根據(jù)所述配置信息對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式和控制參數(shù)進(jìn)行配置；信號(hào)采集模塊，用于采集比例閥的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字指令信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù)字信號(hào)處理器，用于根據(jù)接收到的所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值，并將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值發(fā)送給數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器；數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值輸出不同占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，對(duì)比例閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種比例閥數(shù)字式控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓比例控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種比例閥數(shù)字式控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]比例控制器是比例控制系統(tǒng)的核心控制元件，其性能好壞直接影響比例閥的整體性能。目前，我國(guó)的電液比例控制器功能少，性能低，使用壽命短，環(huán)境適應(yīng)能力差，可靠性低等，無(wú)法與國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)大部分的比例控制器都是由運(yùn)放和分立元件構(gòu)成的模擬式電路實(shí)現(xiàn)的，沒(méi)有數(shù)字處理器，并且硬件電路比較復(fù)雜，受環(huán)境影因素響較大，可靠性差。并且參數(shù)設(shè)定由電位器完成，重復(fù)性和復(fù)制性都很差，一旦被改動(dòng)將難以恢復(fù)，而且電位器的磨損對(duì)比例控制器的可靠性存在嚴(yán)重的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種比例閥數(shù)字式控制器，以提高數(shù)字式控制器的可靠性。
[0006]本發(fā)明提供了一種比例閥數(shù)字式控制器，包括:
[0007]監(jiān)控配置模塊，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給ARM處理器；
[0008]與所述監(jiān)控配置模塊相連的ARM處理器，用于根據(jù)所述配置信息對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式和控制參數(shù)進(jìn)行配置；
[0009]分別與數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的信號(hào)采集模塊，用于采集比例閥的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字指令信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)字信號(hào)處理器；
[0010]分別與所述ARM處理器、信號(hào)采集模塊和數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器相連的數(shù)字信號(hào)處理器，用于根據(jù)接收到的所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值，并將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值發(fā)送給數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器；
[0011]分別與所述數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值輸出不同占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，對(duì)比例閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]本發(fā)明提供的比例閥數(shù)字式控制器，包含ARM處理器和數(shù)字信號(hào)處理器的雙處理器，其中ARM處理器可以處理配置、監(jiān)控等非實(shí)時(shí)功能，具有接口功能豐富的優(yōu)點(diǎn)；數(shù)字信號(hào)處理器可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，具有運(yùn)算速度快，控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例中將實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)分開(kāi)有利于提高控制器的可靠性。本實(shí)施例提供的比例閥數(shù)字式控制器具有良好的控制精度以及非常高的可靠性，而且可以通過(guò)監(jiān)控配置模塊進(jìn)行靈活的配置，不僅可以調(diào)節(jié)比例閥自身的控制特性，同時(shí)可以通過(guò)模擬和數(shù)字接口接收被控系統(tǒng)的反饋信號(hào)，通過(guò)配置控制閉環(huán)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，使得比例閥數(shù)字式控制器適用于不同的工作場(chǎng)合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種比例閥數(shù)字式控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例監(jiān)控配置模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一種比例閥數(shù)字式控制器的原理框圖；
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例ARM處理器的功能框圖；
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例數(shù)字信號(hào)處理器的功能框圖；
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例一種比例閥數(shù)字式控制器的數(shù)據(jù)通信接口單元圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]參照?qǐng)D1，是本發(fā)明實(shí)施例一種比例閥數(shù)字式控制器的結(jié)構(gòu)框圖，本實(shí)施例中比例閥數(shù)字式控制器具體可以包括:監(jiān)控配置模塊10、ARM處理器11、信號(hào)采集模塊12、數(shù)字信號(hào)處理器13和數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器14，其中:
[0023]監(jiān)控配置模塊10，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給ARM處理器。監(jiān)控配置模塊可以提供用戶可視化界面，采集用戶設(shè)置的配置信息，然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給數(shù)字控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器控制模式、控制參數(shù)等的配置，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和記錄，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、處理和記錄功能。
[0024]與所述監(jiān)控配置模塊相連的ARM處理器11，用于根據(jù)所述配置信息對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式和控制參數(shù)進(jìn)行配置。高級(jí)精簡(jiǎn)指令處理器(Advanced RISC Machines,ARM)可以處理非實(shí)時(shí)任務(wù)以及智能配置功能，根據(jù)配置信息對(duì)數(shù)字控制器的控制模式和控制參數(shù)進(jìn)行配置，接收、分析數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)送來(lái)的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。
[0025]分別與數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的信號(hào)采集模塊12，用于采集比例閥的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字指令信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)字信號(hào)處理器。
[0026]分別與所述ARM處理器、信號(hào)采集模塊和數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器相連的數(shù)字信號(hào)處理器13，用于根據(jù)接收到的所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值，并將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值發(fā)送給數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器。
[0027]分別與所述數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器14，用于根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值輸出不同占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，對(duì)比例閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器為數(shù)字式比例電磁鐵功率驅(qū)動(dòng)器，采用脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式對(duì)比例閥進(jìn)行控制。
[0028]本實(shí)施例提供的比例閥數(shù)字式控制器，包含ARM處理器和數(shù)字信號(hào)處理器的雙處理器，其中ARM處理器可以處理配置、監(jiān)控等非實(shí)時(shí)功能，具有接口功能豐富的優(yōu)點(diǎn)；數(shù)字信號(hào)處理器可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，具有運(yùn)算速度快，控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例中將實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)分開(kāi)有利于提高控制器的可靠性。本實(shí)施例提供的比例閥數(shù)字式控制器具有良好的控制精度以及非常高的可靠性，而且可以通過(guò)監(jiān)控配置模塊進(jìn)行靈活的配置，不僅可以調(diào)節(jié)比例閥自身的控制特性，同時(shí)可以通過(guò)模擬和數(shù)字接口接收被控系統(tǒng)的反饋信號(hào)，通過(guò)配置控制閉環(huán)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，使控制器適用于不同的工作場(chǎng)合。控制器具備自身監(jiān)控、報(bào)警和健康管理等功能，提高系統(tǒng)可靠性，能夠快速定位故障，降低了維護(hù)成本。
[0029]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述監(jiān)控配置模塊10如圖2所示，包括:圖形用戶接口，與數(shù)字總線接口相連，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并發(fā)送給數(shù)字總線接口 ；數(shù)字總線接口，分別與所述圖形用戶接口和所述ARM處理器相連，用于接收所述配置信息并發(fā)送給ARM處理器；模式設(shè)置子模塊103，與數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式；參數(shù)設(shè)置子模塊104，與數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器的控制參數(shù)；監(jiān)控子模塊，分別與所述ARM處理器和所述數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于監(jiān)控所述智能先導(dǎo)式大流量比例閥數(shù)字式控制器的運(yùn)行情況。
[0030]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述比例閥數(shù)字式控制器還包括:掉電存儲(chǔ)設(shè)備，與所述ARM處理器連接，用于接收并存儲(chǔ)所述ARM處理器發(fā)送的所述配置信息，供所述ARM處理器掉電時(shí)調(diào)用所述配置信息。由于采用了掉電存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)配置信息，當(dāng)脫離監(jiān)控配置模塊時(shí)，ARM處理器可以從掉電存儲(chǔ)設(shè)備中調(diào)用所述配置信息，然后依據(jù)所述配置信息對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行配置。
[0031]基于此，ARM處理器可以包括:轉(zhuǎn)發(fā)子模塊，分別與所述監(jiān)控配置模塊和所述掉電存儲(chǔ)設(shè)備相連，用于將所述配置信息發(fā)送至所述掉電存儲(chǔ)設(shè)備。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施例中，ARM處理器還可以包括:故障判斷模塊，分別與所述數(shù)字信號(hào)處理器和監(jiān)控配置模塊相連，用于接收所述數(shù)字信號(hào)處理器的狀態(tài)信息，與所述配置信息進(jìn)行比對(duì)，判斷所述數(shù)字信號(hào)處理器是否發(fā)生故障，若是，則發(fā)送故障信息給所述監(jiān)控配置模塊，并復(fù)位所述數(shù)字信號(hào)處理器。
[0032]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述比例閥包括先導(dǎo)式流量比例閥，所述先導(dǎo)式流量比例閥包括:與信號(hào)采集模塊相連的先導(dǎo)閥，用于驅(qū)動(dòng)主閥；所述先導(dǎo)閥上設(shè)置有比例電磁鐵，所述比例電磁鐵分別與所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)采集模塊相連，用于接收所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥；分別與所述先導(dǎo)閥和信號(hào)采集模塊相連的主閥；所述主閥上設(shè)置有線性位移傳感器，所述線性位移傳感器用于測(cè)量主閥閥芯位移。信號(hào)采集模塊所采集的智能先導(dǎo)式大流量比例閥的模擬信號(hào)包括以下一種或幾種:智能先導(dǎo)式大流量比例閥的指令信號(hào)、智能先導(dǎo)式大流量比例閥的主閥閥芯位移、比例電磁鐵電流和先導(dǎo)閥位移。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明提供的比例閥數(shù)字式控制器可以控制比例閥，特別適合應(yīng)用到大流量的先導(dǎo)式流量比例閥上，即特別適用于智能先導(dǎo)式大流量比例閥。
[0033]在下面結(jié)合圖3所示的原理框圖對(duì)本發(fā)明比例閥數(shù)字式控制器的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，監(jiān)控配置模塊31根據(jù)用戶工作方式，生成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理器33工作的配置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給ARM處理器32。ARM處理器32將接收到的配置信息存儲(chǔ)到掉電儲(chǔ)存設(shè)備37中，并根據(jù)配置信息開(kāi)始對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器33的工作控制方式進(jìn)行配置。信號(hào)采集模塊36采集比例閥35的指令信號(hào)、主閥閥芯位移、比例電磁鐵電流以及先導(dǎo)閥位移等模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給數(shù)字信號(hào)處理器33進(jìn)行處理。在配置完數(shù)字信號(hào)處理器33的工作控制方式之后，數(shù)字信號(hào)處理器33從信號(hào)采集模塊36接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的誤差值，經(jīng)過(guò)比例積分微分(proportionintegral derivative, PID)控制算法,計(jì)算得到PID輸出值，即脈沖寬度調(diào)制(Pulse WidthModulation, PWM)信號(hào)的占空比值。數(shù)字信號(hào)處理器33將得到的PWM信號(hào)的占空比值輸出到數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器34，進(jìn)行數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制。數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器34為數(shù)字式比例電磁鐵功率驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)PWM信號(hào)對(duì)比例閥35進(jìn)行控制。
[0034]下面結(jié)合圖4所示的ARM處理器的功能框圖對(duì)ARM處理器的功能進(jìn)行說(shuō)明。ARM處理器42用于配置以及監(jiān)控?cái)?shù)字信號(hào)處理器43，如圖3所示，ARM處理器42通過(guò)數(shù)字總線實(shí)現(xiàn)與數(shù)字信號(hào)處理器43的高速數(shù)據(jù)通信功能，利用SPI總線將接收到的配置信息存儲(chǔ)于掉電存儲(chǔ)設(shè)備44中。采用RS232串行總線與監(jiān)控配置模塊41進(jìn)行通信，接收監(jiān)控配置模塊41發(fā)送的配置信息以及發(fā)送報(bào)警指示狀態(tài)到報(bào)警顯示模塊45進(jìn)行顯示。同時(shí)，ARM處理器42還具有豐富的外設(shè)接口資源，便于比例閥數(shù)字式控制器的升級(jí)與功能的再擴(kuò)展。ARM處理器42的具體工作流程如下，ARM處理器42從監(jiān)控配置模塊41接收數(shù)字信號(hào)處理器43的配置信息并發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器43，然后等待接收數(shù)字信號(hào)處理器43發(fā)送來(lái)的狀態(tài)信息，針對(duì)接收到的狀態(tài)信息，結(jié)合配置信息，執(zhí)行故障診斷，判斷數(shù)字信號(hào)處理器43是否發(fā)生故障，若數(shù)字信號(hào)處理器43發(fā)生故障，則發(fā)送故障信息到監(jiān)控配置模塊41，并復(fù)位數(shù)字信號(hào)處理器43。
[0035]下面結(jié)合圖5所示的數(shù)字信號(hào)處理器的功能框圖對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。數(shù)字信號(hào)處理器51通過(guò)信號(hào)采集模塊53采集主閥57的指令信號(hào)、主閥閥芯位移、比例電磁鐵電流以及先導(dǎo)閥位移等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理器51通過(guò)閉環(huán)控制算法輸出PWM控制信號(hào)用于控制數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器54從而驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵55的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)式流量比例閥的先導(dǎo)閥56動(dòng)作?；跀?shù)字信號(hào)處理器的實(shí)時(shí)控制模塊實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)式流量比例閥的閉環(huán)控制，并且可以通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)的反饋信號(hào)讀取，實(shí)現(xiàn)比例控制系統(tǒng)閉環(huán)控制。實(shí)時(shí)比例控制器的實(shí)時(shí)控制軟件結(jié)構(gòu)和參數(shù)都可配置，可以根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用要求方便更改，拓寬了控制器的應(yīng)用范圍。控制器根據(jù)指令和反饋的誤差經(jīng)過(guò)控制算法，得到控制指令，采用數(shù)字式脈沖寬度調(diào)制信號(hào)輸出到數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵運(yùn)動(dòng)。
[0036]需要說(shuō)明的是本發(fā)明實(shí)施中的先導(dǎo)式流量比例閥包括:與信號(hào)采集模塊相連的先導(dǎo)閥，用于驅(qū)動(dòng)主閥；所述先導(dǎo)閥上設(shè)置有比例電磁鐵，所述比例電磁鐵分別與所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)采集模塊相連，用于接收所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥；分別與所述先導(dǎo)閥和信號(hào)采集模塊相連的主閥；所述主閥上設(shè)置有線性位移傳感器，所述線性位移傳感器用于測(cè)量主閥閥芯位移。先導(dǎo)閥閥芯的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)線圈中的電流所產(chǎn)生的電磁力與復(fù)位彈簧的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，且輸入電流與輸出位移成正比關(guān)系。當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯有位移輸出時(shí)，高壓流體將從先導(dǎo)閥流入主閥，克服主閥閥芯的液動(dòng)力，推動(dòng)主閥芯運(yùn)動(dòng)，同時(shí)利用主閥芯上的線性位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量位移，最終實(shí)現(xiàn)主閥閥芯位移控制。
[0037]本發(fā)明中先導(dǎo)式流量比例閥的位置控制系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度和控制精度都有較高的要求，采用雙閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，即圖6所示的先導(dǎo)閥反饋比例電磁鐵電流給信號(hào)采集模塊所構(gòu)成的內(nèi)環(huán)，和主閥反饋主閥閥芯位移給信號(hào)采集模塊所構(gòu)成的外環(huán)。內(nèi)環(huán)采用電流環(huán)能夠提高系統(tǒng)的剛度來(lái)抑制系統(tǒng)的非線性及外部擾動(dòng)，外環(huán)位置環(huán)的作用是為了保證主閥閥芯快速的動(dòng)態(tài)性能和精確的靜態(tài)精度。比例閥控制器用于實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)閥的電流環(huán)-位置環(huán)的雙閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)主閥的位置閉環(huán)控制。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例中，閥控制器采用本發(fā)明的比例閥數(shù)字式控制器。本發(fā)明的比例閥數(shù)字式控制器可以靈活配置控制方式，只需要通過(guò)監(jiān)控配置模塊進(jìn)行配置即可，從而實(shí)現(xiàn)在不改變硬件的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)閥控制器控制結(jié)構(gòu)的變化。其具體實(shí)現(xiàn)如圖6所示，信號(hào)采集模塊61分別采集比例電磁鐵的電流、先導(dǎo)閥64的位移和主閥63的閥芯位移作為狀態(tài)信息反饋給數(shù)字信號(hào)處理器65，數(shù)字信號(hào)處理器65再將所述狀態(tài)信息反饋給ARM處理器。數(shù)字信號(hào)處理器65可以選用TMS320系列的數(shù)字信號(hào)處理器，也可以選用F2812系列的數(shù)字信號(hào)處理器。ARM處理器可以選用LPC2138系列的ARM處理器?？紤]到電流環(huán)對(duì)動(dòng)態(tài)性要求較高，將電流環(huán)控制器設(shè)計(jì)成典型的PI控制器，這樣可以提高電流環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率，使穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，動(dòng)態(tài)無(wú)超調(diào)。將位置外環(huán)設(shè)計(jì)成典型的PID控制器，可以有效的提高閥芯快速的動(dòng)態(tài)性能和精確的靜態(tài)精度。
[0039]在本發(fā)明上述各實(shí)施例中，實(shí)施例的序號(hào)和/或先后順序僅僅便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0040]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括:只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory,簡(jiǎn)稱 ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory,簡(jiǎn)稱 RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0041]在本發(fā)明的裝置和方法等實(shí)施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時(shí)，在上面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0042]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0043]最后應(yīng)說(shuō)明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種比例閥數(shù)字式控制器，其特征在于，包括: 監(jiān)控配置模塊，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線將配置信息發(fā)送給ARM處理器； 與所述監(jiān)控配置模塊相連的ARM處理器，用于根據(jù)所述配置信息對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式和控制參數(shù)進(jìn)行配置； 分別與數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的信號(hào)采集模塊，用于采集比例閥的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字指令信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)字信號(hào)處理器； 分別與所述ARM處理器、信號(hào)采集模塊和數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器相連的數(shù)字信號(hào)處理器，用于根據(jù)接收到的所述數(shù)字信號(hào)計(jì)算脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值，并將所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值發(fā)送給數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器； 分別與所述數(shù)字信號(hào)處理器和比例閥相連的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比值輸出不同占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，對(duì)比例閥進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述監(jiān)控配置模塊包括: 圖形用戶接口，與數(shù)字總線接口相連，用于采集數(shù)字信號(hào)處理器工作的配置信息，并發(fā)送給數(shù)字總線接口； 數(shù)字總線接口，分別與所述圖形用戶接口和所述ARM處理器相連，用于接收所述配置信息并發(fā)送給ARM處理器； 模式設(shè)置子模塊，與所述數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器的控制模式；` 參數(shù)設(shè)置子模塊，與所述數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器的控制參數(shù)； 監(jiān)控子模塊，分別與所述ARM處理器和所述數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于監(jiān)控所述比例閥數(shù)字式控制器的運(yùn)行情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括: 掉電存儲(chǔ)設(shè)備，與所述ARM處理器連接，用于接收并存儲(chǔ)所述ARM處理器發(fā)送的所述配置信息，供所述ARM處理器掉電時(shí)調(diào)用所述配置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于，所述ARM處理器包括: 轉(zhuǎn)發(fā)子模塊，分別與所述監(jiān)控配置模塊和所述掉電存儲(chǔ)設(shè)備相連，用于將所述配置信息發(fā)送至所述掉電存儲(chǔ)設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，所述ARM處理器還包括: 故障判斷模塊，分別與所述數(shù)字信號(hào)處理器和監(jiān)控配置模塊相連，用于接收所述數(shù)字信號(hào)處理器的狀態(tài)信息，與所述配置信息進(jìn)行比對(duì)，判斷所述數(shù)字信號(hào)處理器是否發(fā)生故障，若是，則發(fā)送故障信息給所述監(jiān)控配置模塊，并復(fù)位所述數(shù)字信號(hào)處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的控制器，其特征在于，所述比例閥包括先導(dǎo)式流量比例閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其特征在于，所述先導(dǎo)式流量比例閥包括: 與信號(hào)采集模塊相連的先導(dǎo)閥，用于驅(qū)動(dòng)主閥；所述先導(dǎo)閥上設(shè)置有比例電磁鐵，所述比例電磁鐵分別與所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)采集模塊相連，用于接收所述數(shù)字式驅(qū)動(dòng)器的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥；分別與所述先導(dǎo)閥和信號(hào)采集模塊相連的主閥；所述主閥上設(shè)置有線性位移傳感器，所述線性位移傳感器用于測(cè)量主閥閥芯位移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，其特征在于，信號(hào)采集模塊所采集的先導(dǎo)式流量比例閥的模擬信號(hào)包括以下一種或幾種: 先導(dǎo)式流量比例閥的指令信號(hào)、先導(dǎo)式流量比例閥的主閥閥芯位移、比例電磁鐵電流和先 導(dǎo)閥位移。
【文檔編號(hào)】F16K31/02GK103557361SQ201310538143
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】焦宗夏, 吳帥, 彭傳龍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)