数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法

摘要

一种数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法，在所述数字阀的输入信号上叠加高频颤振信号，所述高频颤振信号的频率与所述数字阀的固有频率相同或相接近，所述高频颤振信号产生颤振，通过调整高频颤振信号的幅值减小数字阀传动机构的滞环非线性。本发明提供了一种能有效减小或消除数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法。

权利要求

1.一种数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法，其特征在于：在所述数字阀的输入信号上叠加高频颤振信号，所述高频颤振信号的频率与所述数字阀使用的电-机械转换器的固有频率相同或相接近，所述高频颤振信号产生颤振，通过调整高频颤振信号的幅值减小数字阀传动机构的滞环非线性。

2.如权利要求1所述的数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法，其特征在于：所述数字阀传动机构存在间隙，所述高频颤振信号的幅值等于所述间隙。

说明书

数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一项电液数字伺服阀中因传动机构的间隙而造成的滞环非线性的颤振补偿方法。

背景技术

[0002] 传动机构是数字阀的主要组成部分之一，其作用除了将电-机械转换器(例如步进电机)的旋转运动转换为直线运动之外，还往往起到力/力矩放大的作用，用来弥补数字阀用电-机械转换器的输出力/力矩的不足。常见的数字阀用传动机构主要有齿轮机构、凸轮机构和丝杠螺母机构等。由于传动机构一般为机械构件，其无一例外的存在间隙，从而导致数字阀产生滞环非线性特性。数字阀作为电液控制系统的核心元件，其滞环非线性往往会对电液控制系统产生不利的影响，使系统的输出产生振荡，严重时甚至导致系统不稳定。因此，必须减小或消除滞环非线性。

发明内容

[0003] 为了克服现有的数字阀传动机构存在滞环非线性的不足，本发明提供了一种能有效减小或消除数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0005] 一种数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法，在所述数字阀的输入信号上叠加高频颤振信号，所述高频颤振信号的频率与所述数字阀的固有频率相同或相接近，所述高频颤振信号产生颤振，通过调整高频颤振信号的幅值减小数字阀传动机构的滞环非线性。

[0006] 进一步，所述数字阀传动机构存在间隙，所述高频颤振信号的幅值等于所述间隙。

[0007] 本发明的技术构思为：在数字阀输入的信号上叠加一个高频颤振信号，如高频正弦信号等，其频率应和数字阀使用的电-机械转换器的固有频率相接近(如数字阀常用的电-机械转换器为混合式步进电机，其固有频率大致在200-400HZ之间)，通过调整高频颤振信号的幅值产生颤振来减小或消除因传动机构的间隙而产生的滞环非线性；滞环非线性的控制效果和高频颤振信号的幅值大小成正比：当高频颤振信号的幅值小于传动机构的间隙量时，滞环非线性被减小；幅值越大，对于滞环非线性的抑制效果越好；当幅值大于或等于传动机构的间隙量时，滞环基本得到消除。

[0008] 本发明的有益效果主要表现在：采用颤振补偿技术可以减小或消除因数字阀传动机构间隙产生的滞环非线性特性，提高数字阀以及数字电液控制系统的动态性能和控制精度。

附图说明

[0009] 图1是数字阀滞环特性的示意图；

[0010] 图2是数字阀传动系统间隙的示意图；

[0011] 图3是没叠加高频颤振信号时数字阀的三角波输入信号示意图；

[0012] 图4是没叠加高频颤振信时号因传动机构的间隙而产生的阀芯位移滞环非线性示意图；

[0013] 图5是叠加高频颤振信号后数字阀的三角波信号示意图；

[0014] 图6是采用颤振补偿(信号幅值小于间隙量)后在三角波输入信号作用下的滞环特性；

[0015] 图7是采用颤振补偿(信号幅值大于或等于间隙量)后在三角波输入信号作用下的滞环特性。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明作进一步描述。

[0017] 参照图1～图7，一种数字阀传动机构滞环非线性的颤振补偿方法，在所述数字阀的输入信号上叠加高频颤振信号，所述高频颤振信号的频率与所述数字阀的固有频率相同或相接近，所述高频颤振信号产生颤振，通过调整高频颤振信号的幅值减小数字阀传动机构的滞环非线性。

[0018] 所述数字阀传动机构存在间隙，所述高频颤振信号的幅值等于所述间隙。

[0019] 数字阀的滞环被定义为：在正负额定电压之间，以动态不起作用的速度循环时，产生相同的输出流量的两电压之间最大差值与额定电压的百分比。当数字阀的传动机构存在间隙时(如图2所示)，当没有采用颤振补偿技术，即没有在三角波输入信号上叠加一高频颤振信号(见图3)，则在三角波输入作用下数字阀的阀芯位移会因传动机构的间隙b而产生滞环非线性，如图4所示。当采用颤振补偿技术，即在三角波输入信号上叠加一高频颤振信号(见图5)，信号频率和数字阀使用的电-机械转换器的固有频率相接近(如数字阀常用的电-机械转换器为混合式步进电机，其固有频率大致在200-400HZ之间)，数字阀因传动系统的间隙b而产生的滞环非线性会得到抑制。通过调整高频颤振信号的幅值可以减小或消除因间隙b所产生的滞环非线性；滞环非线性的控制效果和高频颤振信号的幅值大小成正比：当高频颤振信号的幅值小于传动机构的间隙量b时，滞环非线性被减小，如图6所示；幅值越大，对于滞环非线性的抑制效果越好；当幅值大于或等于间隙量b时，滞环基本得到消除，如图7所示。

[0020] 上述具体实施方式用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。