一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統的制作方法

一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統的制作方法
【專利摘要】一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統，方法包括：設置位置設定值S；實時檢測執行機構的實際位置值F；設定時間周期T1、T2；設定T1內正向電磁開關閥打開時間t1，T2內反向電磁開關閥打開時間t2；設定切換控制方式誤差變量E1，設定系統控制允許誤差變量e，實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，實時計算位置設定值S與執行機構實際位置值F之間的差值E=S-F，根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令；采用所述控制指令控制執行機構實現運動行程。系統包括：位置設定裝置、檢測傳感器、控制器和控制執行裝置。實現了位置精確控制，有效解決了電磁開關閥隨動控制技術中所出現的“控制震蕩”現象。
【專利說明】一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種位置隨動控制方法，更具體的說涉及一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統，屬于電液控制【技術領域】。

【背景技術】
[0002]電液位置隨動控制為電液控制技術中的一種常用控制方法，由于電磁開關閥具有價格低、結構簡單便于選型和維護等優點，因此目前通常采用電磁開關閥實現位置隨動控制；即控制裝置接收位置設定指令和執行機構的實際位置信號并將兩者進行比較，當兩者有偏差時，控制裝置即時發出控制指令給正向電磁開關閥或者反向電磁開關閥，從而驅動執行機構正向或反向運行，直至位置設定指令與執行機構的實際位置一致。
[0003]但是，電磁開關閥響應時間低，當控制裝置發出電磁開關閥打開或者關斷指令時，電磁開關閥不能立即全部打開或者全部關斷，即需要經過一定的時間才能全部打開或者全部關斷，因此電磁開關閥動作和控制指令之間具備一定的滯后性。具體過程為:當控制裝置接收到位置指令與和執行機構的實際位置不一致時，控制裝置發出打開正向電磁開關閥或者反向電磁開關閥指令，驅動控制執行機構正向或者反向運行；當控制裝置接收到位置指令與和執行機構的實際位置一致時，控制裝置發出關斷正向電磁開關閥或者反向電磁開關閥控制指令。而正向或者反向電磁開關閥從全開狀態到完全關斷需要一定的時間，在正向或者反向電磁開關閥從全開狀態到完全關斷的這段時間內，往往會導致執行機構繼續向正向或者反向運行一段行程，從而導致執行機構實際位置與位置指令再次不一致，從而使得控制裝置再次發出打開反向電磁開關閥或者正向電磁開關閥，驅動執行機構向反向或者正向方向調整；上述過程的反復調整最終會造成執行機構出現“控制震蕩”現象，即執行機構圍繞在位置指令處，不斷的進行正向調整和反向調整。為解決上述問題，現有通常的解決方法為增大控制誤差，即在正向電磁開關閥或者反向電磁開關閥從全開狀態到完全關斷的這段時間內，將系統控制誤差設定大于執行機構繼續向正向或者反向運行的行程；但是，該種解決方法控制誤差過大，不適于一些精確進行位置控制的場合。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在于針對現有的采用電磁開關閥實現位置隨動控制技術中出現的“控制震蕩”現象、及控制誤差過大等問題，提供一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法和系統。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術解決方案是:一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
設置位置設定值S ；
實時檢測執行機構的實際位置值F ;
設定切換控制方式誤差變量E1，設定系統控制允許誤差變量e，設定時間周期Tl、T2，設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2，實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，實時計算位置設定值S與執行機構實際位置值F之間的差值E=S-F,根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令，此處的Tl大于正向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和，T2大于反向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和；
采用所述控制指令控制執行機構實現運動行程。
[0006]所述根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令，包括:
當E>0且E>E1時，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使得正向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構正向運行；
當E>0且e〈E ( El時，以時間Tl為一個周期，在時間周期Tl內首先發出正向電磁開關閥關斷控制指令關斷正向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為Tl-tl，然后在時間Tl的剩余時間tl內，發出正向電磁開關閥打開控制指令打開正向電磁開關閥，且tl〈Tll，Tl-tl>T12，Tll〈 Tl，此處的Tl I為正向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，T12為正向電磁開關閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間；
當E〈0且|E|>E1時，發出反向電磁開關閥打開控制指令，使得反向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構反向運行；
當E〈0且e〈 IE I < EI時，以時間T2為一個周期，在時間周期T2內首先發出反向電磁開關閥關斷控制指令關斷反向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為T2-t2，然后在時間T2的剩余時間t2內，發出反向電磁開關閥打開控制指令打開反向電磁開關閥，且t2〈T21，T2-t2>T22, T21〈T2，此處的Τ21為反向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，Τ22為反向電磁開關閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間；
當|Ε| Se時，發出正向電磁開關閥和反向電磁開關閥關斷控制指令，關斷正向電磁開關閥和反向電磁開關閥，結束調整過程。
[0007]一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統，其特征在于，包括以下部分:
位置設定裝置，用于設置位置設定值S ；
檢測傳感器，用于實時檢測執行機構的實際位置值F ；
控制器，用于設定切換控制方式誤差變量Ε1，用于設定系統控制允許誤差變量e，用于設定時間周期Tl、T2，用于設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，用于設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2，用于實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，用于實時計算位置設定值S與執行機構的實際位置值F之間的差值E=S-F,用于根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令；
控制執行裝置，用于采用所述控制指令、控制執行機構實現運動行程。
[0008]所述的控制執行裝置包括正向電磁開關閥和反向電磁開關閥。
[0009]所述的位置設定裝置包括位置手柄。
[0010]與現有技術相比較，本發明的有益效果是:
1、設計新穎，有效解決了電磁開關閥隨動控制技術中所出現的“控制震蕩”現象。本發明中的一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法，當位置設定值與執行機構的實際位置值誤差較大時，發出控制指令使得電磁開關閥保持完全打開的狀態；而在執行機構的實際位置快接近設定位置處時，通過在某一段時間內控制電磁開關閥的通斷時間來逐步逼近至設定位置處，從而有效解決了電磁開關閥隨動控制技術中所出現的“控制震蕩”現象。
[0011]2、本發明的一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法中，當E>0且e〈E ( El時，以時間Tl為周期發出正向電磁開關閥關斷和打開控制指令，使該關斷和打開控制指令持續時間分別為Tl-tl及tl，上述tl〈Tll，Tl-tl>T12, TlKTl ;當E〈0且e〈|E|彡El時，以時間T2為周期發出反向電磁開關閥關斷和打開控制指令，使該關斷和打開控制指令持續時間分別為T2-t2及t2，上述t2〈T21，T2-t2>T22, T2KT2,由此實現了位置精確控制，有效解決了現有技術控制精度過低的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明中一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法流程圖。
[0013]圖2是本發明中一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]以下結合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。
[0015]實施例一
參見圖1，一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法，當位置設定值與執行機構的實際位置值誤差較大時，發出控制指令使得電磁開關閥保持完全打開的狀態；而在執行機構的實際位置快接近設定位置處時，通過在某一段時間內控制電磁開關閥的通斷時間來逐步逼近至設定位置處，具體包括以下步驟:
步驟10:設置位置設定值S。
[0016]步驟20:實時檢測執行機構的實際位置值F。
[0017]步驟30:設定切換控制方式誤差變量El，設定系統控制允許誤差變量e，設定時間周期Tl、T2，設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，設定時間周期Τ2內反向電磁開關閥打開時間t2，實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，實時計算位置設定值S與執行機構實際位置值F之間的差值E=S-F,根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令。此處的切換控制方式誤差變量El決定系統調整各過程的轉換；此處的系統控制允許誤差變量e是系統允許的控制誤差，每一個系統都允許有一定控制誤差的，在該誤差范圍內，系統不需要進行調整，在該誤差外時，需要根據e與El的比較值來判斷采用哪種方式進行調整，El和e的值每個系統不同；此處的Tl需要大于正向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和，T2則需要大于反向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和。
[0018]具體地，所述根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令，通過對E與El之間進行比較發出控制指令，當|E|>E1時，位置設定值S和實際位置值F之間差距較大，需要始終保持電磁開關閥為打開狀態，讓執行機構保持向位置設定值S位置運行；當e< IE I ^ El時，位置設定值S和實際位置值F之間差距較小，需要以時間Tl或T2為周期，通過控制時間周期Tl或T2內電磁開關閥的打開和關斷時間控制執行機構運行行程，即每個時間周期Tl或T2內僅讓執行機構運行一段行程，從而控制執行機構運行行程、慢慢逼近位置設定值S處，直到E < e。具體包括: 當E>0且E>E1時，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使得正向電磁開關閥保持完全打開狀態，即此時正向電磁開關閥會從關斷狀態轉換至完全打開狀態且保持完全打開狀態，驅動執行機構正向運行。該過程中，反向電磁開關閥始終處于關斷狀態。
[0019]當E>0且e〈E彡El時，以時間Tl為一個周期，在時間周期Tl內首先發出正向電磁開關閥關斷控制指令關斷正向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為Tl-tl，然后在時間Tl的剩余時間tl內，發出正向電磁開關閥打開控制指令打開正向電磁開關閥；且tl<Tll, Tl-tl>T12, TlK Tl，此處的Tll為正向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，T12為正向電磁閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間。該過程中，反向電磁開關閥始終處于關斷狀態。即每個時間周期Tl內讓正向電磁開關閥從全部關斷狀態慢慢打開，且打開狀態持續時間為tl，使得在時間tl內，正向電磁開關閥還沒有全開就關斷了 ；此處Tll和T12的具體值需要根據正向電磁開關閥特性和現場試驗測得，并不是每一個系統都是一樣的。每次調整過程中，在時間tl及Tl-tl內，執行機構正向運動的行程設為Si ;此處的Si由機械、液壓及加工精度等特性決定，每個系統其值不同。
[0020]當E〈0且IE I >E1時，發出反向電磁開關閥打開控制指令，使得反向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構反向運行，即此時反向電磁開關閥會從關斷狀態轉換至完全打開狀態且保持完全打開狀態，驅動執行機構反向運行；該過程中，正向電磁開關閥始終處于關斷狀態。
[0021]當E〈0且e〈|E| ^ El時，以時間T2為一個周期，在時間周期T2內首先發出反向電磁開關閥關斷控制指令關斷反向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為T2-t2，然后在時間T2的剩余時間t2內，發出反向電磁開關閥打開控制指令打開反向電磁開關閥；且t2〈T21，T2-t2>T22, T21〈T2，此處的T21為反向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，Τ22為反向電磁開關閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間。該過程中，正向電磁開關閥始終處于關斷狀態。即每個時間周期Τ2內讓反向電磁開關閥從全部關斷狀態慢慢打開，且打開狀態持續時間為t2，使得在時間t2內，反向電磁開關閥還沒有全開就關斷了 ；此處T21和T22的具體值需要根據反向電磁開關閥特性和現場試驗測得，并不是每一個系統都是一樣的。每次調整過程中，在時間t2及T2-t2內，執行機構反向運動的行程設為s2 ;此處的s2由機械、液壓及加工精度等特性決定，每個系統其值不同。
[0022]當|E|彡e時，發出正向電磁開關閥和反向電磁開關閥關斷控制指令，關斷正向電磁開關閥和反向電磁開關閥，結束調整過程。
[0023]步驟40:采用所述控制指令控制執行機構實現運動行程。
[0024]下面以正向調整過程為例來說明上述過程:
步驟10:設置位置設定值S=60。
[0025]步驟20:實時檢測執行機構的實際位置值F=40。
[0026]步驟30:設定切換控制方式誤差變量El=1,設定系統控制允許誤差變量e=2，此處的El=10、e=2為便于理解設置的假設值；設定時間周期Tl、T2，設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2 ;實時接收位置設定值S=60和執行機構的實際位置值F=40，實時計算位置設定值S與執行機構實際位置值F之間的差值E=S-F=60-40=20 ;因為此時E>0，需要進行正向調整，所說發出正向電磁開關閥打開控制指令，驅動執行機構正向運行，具體如下: 當E>E1時，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使得正向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構正向運行；該過程中，反向電磁開關閥始終處于關斷狀態。
[0027]當E彡El=1時，開始以時間Tl為周期，為便于理解設時間周期Tl=I秒，在I秒的周期內，正向電磁開關閥關斷控制指令持續時間為0.6秒、打開控制指令持續時間為0.4秒。因此，在第一個I秒周期內首先發出正向電磁開關閥關斷控制指令關斷正向電磁開關閥，持續時間0.6秒；由于該時間內正向電磁開關閥由之前的全開狀態到達完全關閉狀態，執行機構會繼續運行行程4，此處的4為便于理解設置的假設值，每個系統不同；所以此時E=S-F=60-50-4=6。在I秒周期剩下的0.4秒時間內，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使該打開控制指令持續時間為tl=0.4秒，使得在時間tl=0.4秒內，正向電磁開關閥還沒有達到全開狀態；在tl=0.4秒時間內，執行機構正向運動的行程為2，此處的2為便于理解設置的假設值，此時E=6-2=4，則經過第一個時間周期Tl的調整后，2〈4 ( 10，需要進行第二次調整。在第二個I秒的周期內，首先發出正向電磁開關閥關斷控制指令關斷正向電磁開關閥，持續時間0.6秒；由于該時間內正向電磁開關閥由之前的半開狀態到達完全關閉狀態，執行機構會繼續運行行程1，此處的I為便于理解設置的假設值，每個系統不同；所以此時E=4-l=3。在I秒周期剩下的0.4秒時間內，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使該打開控制指令持續時間為tl=0.4秒，使得在時間tl=0.4秒內，正向電磁開關閥還沒有全開就關斷了 ；在tl=0.4秒時間內，執行機構正向運動的行程為2，此處的2為便于理解設置的假設值，此時E=3-2=l，則經過2次調整后，正向調整總量為4+2+1=2=9，使得E=S-F=60-50_9=1。
[0028]此時，E=I ( e，滿足控制精度要求，發出正向電磁開關閥和反向電磁開關閥關斷控制指令，關斷正向電磁開關閥和反向電磁開關閥，正向調整過程結束。
[0029]步驟40:采用所述控制指令控制執行機構實現運動行程。
[0030]實施例二
一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統，包括以下部分:
位置設定裝置，用于設置位置設定值S ;進一步地，所述的位置設定裝置包括位置手柄。
[0031]檢測傳感器，用于實時檢測執行機構的實際位置值F。
[0032]控制器，用于設定切換控制方式誤差變量E1，用于設定系統控制允許誤差變量e，用于設定時間周期Tl、T2，用于設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，用于設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2，用于實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，用于實時計算位置設定值S與執行機構的實際位置值F之間的差值E=S-F,用于根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令。
[0033]控制執行裝置，用于采用所述控制指令、控制執行機構實現運動行程；進一步地，所述的控制執行裝置包括正向電磁開關閥和反向電磁開關閥。
[0034]所述的位置設定裝置通過電纜與控制器電連接，檢測傳感器通過電纜與控制器電連接，控制執行裝置通過電纜與控制器電連接；其中，所述的檢測傳感器安裝在執行機構上，所述的正向電磁開關閥和反向電磁開關閥分別安裝在執行機構上。
[0035]上述系統在工作時，通過位置設定裝置從位置手柄獲取位置設定值S，通過檢測傳感器檢測執行機構的實際位置值F，控制器設定切換控制方式誤差變量El和系統控制允許誤差變量e，并計算位置設定值S與執行機構的實際位置值F之間的差值E=S-F,根據差值E的正負和絕對值大小發出控制指令；控制執行裝置根據控制器確定的控制指令、通過正向電磁開關閥或者反向電磁開關閥控制執行機構行程。
[0036]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結構都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 設置位置設定值S ； 實時檢測執行機構的實際位置值F ； 設定切換控制方式誤差變量E1，設定系統控制允許誤差變量e，設定時間周期Tl、T2，設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2，實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，實時計算位置設定值S與執行機構實際位置值F之間的差值E=S-F,根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令，此處的Tl大于正向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和，T2大于反向電磁開關閥從完全打開狀態至完全關閉狀態所需的時間與從完全關閉到完全打開所需要的時間之和； 采用所述控制指令控制執行機構實現運動行程。
2.根據權利要求1所述的一種基于電磁開關閥的位置隨動控制方法，其特征在于，所述根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令，包括: 當E>0且E>E1時，發出正向電磁開關閥打開控制指令，使得正向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構正向運行； 當E>0且e〈E ( El時，以時間Tl為一個周期，在時間周期Tl內首先發出正向電磁開關閥關斷控制指令關斷正向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為Tl-tl，然后在時間Tl的剩余時間tl內，發出正向電磁開關閥打開控制指令打開正向電磁開關閥，且tl〈Tll，Tl-tl>T12，Tll〈 Tl，此處的Tl I為正向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，T12為正向電磁開關閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間； 當E〈0且|E|>E1時，發出反向電磁開關閥打開控制指令，使得反向電磁開關閥保持完全打開狀態，驅動執行機構反向運行； 當E〈0且e〈 IE I < El時，以時間T2為一個周期，在時間周期T2內首先發出反向電磁開關閥關斷控制指令關斷反向電磁開關閥，使該關斷控制指令持續時間為T2-t2，然后在時間T2的剩余時間t2內，發出反向電磁開關閥打開控制指令打開反向電磁開關閥，且t2〈T21，T2-t2>T22, T21〈T2，此處的T21為反向電磁開關閥從完全關閉狀態到完全打開狀態所需要的時間，Τ22為反向電磁開關閥從完全打開狀態到完全關閉狀態所需要的時間； 當|Ε| Se時，發出正向電磁開關閥和反向電磁開關閥關斷控制指令，關斷正向電磁開關閥和反向電磁開關閥，結束調整過程。
3.一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統，其特征在于，包括以下部分: 位置設定裝置，用于設置位置設定值S ； 檢測傳感器，用于實時檢測執行機構的實際位置值F ； 控制器，用于設定切換控制方式誤差變量Ε1，用于設定系統控制允許誤差變量e，用于設定時間周期Tl、T2，用于設定時間周期Tl內正向電磁開關閥打開時間tl，用于設定時間周期T2內反向電磁開關閥打開時間t2，用于實時接收位置設定值S和執行機構的實際位置值F，用于實時計算位置設定值S與執行機構的實際位置值F之間的差值E=S-F,用于根據所述差值E的正負和絕對值大小發出控制指令； 控制執行裝置，用于采用所述控制指令、控制執行機構實現運動行程。
4.根據權利要求3所述的一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統，其特征在于:所述的控制執行裝置包括正向電磁開關閥和反向電磁開關閥。
5.根據權利要求3所述的一種基于電磁開關閥的位置隨動控制系統，其特征在于:所述的位置設定裝置包括位置手柄。
【文檔編號】F16K31/06GK104132178SQ201410391452
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月11日 優先權日:2014年8月11日
【發明者】趙麗雄, 胡軍, 李霞林, 池飛飛 申請人:武漢船用機械有限責任公司