專利名稱：脈寬調制(pwm)比例控制新方法
本方法涉及一種電液比例控制方法，特別適用于比例方向閥、比例流量閥和比例壓力閥場合。
現有的滑閥式比例方向閥中，為了控制閥芯的位移通常采用以下兩種方法(1)采用比例電磁鐵直接驅動閥芯，當比例電磁鐵的輸出力與彈簧力平衡時，閥芯位移與比例電磁鐵的輸入電壓(或電流)大小成正比、由于是開環控制，作用在閥芯上的液動力、彈簧力和摩擦力對閥芯的位移有較大影響，線性度和精度均不理想，同時要求電磁鐵的輸出力大，電磁鐵的質量也要較大，因此響應時間較長。如REXROTH(理士樂)公司生產的4WRAE10型比例方向閥。(2)在閥芯上增加一個位移傳感器，采用復雜的電反饋構成位置閉環控制，雖然能有效地克服了液動力和摩擦力對閥芯位移的影響，線性度和精度也較好，但結構復雜，價格高。如REXROTH(理士樂)公司生產的4WREE型比例方向閥。現有的插裝式比例流量閥中，為了控制插裝閥閥芯的位移，也有兩種方法(1)在插裝閥的閥芯上安裝一個位移傳感器，先導閥仍采用滑閥式比例方向閥，并采用復雜的電反饋構成閉環位置控制，結構復雜，價格貴，如REXROTH(理力樂)公司生產的2FRE型比例流量控制閥。(2)在插裝閥的閥芯上增加一個非線性反饋液阻，先導閥仍采用滑閥式比例方向閥。由于插裝閥只有一個控制腔，為非對稱結構，控制腔的壓力受油源壓力和負載壓力影響較大，線性度和精度較差，如Vickers(威格士)公司的DIN24342型比例插裝閥。在現有的先導式比例壓力閥中，主閥芯無位置反饋，因此壓力超調較大，穩定性和控制精度均較差，如REXROTH(理士樂)公司生產的DBE(M)型比例壓力閥。
針對上述現有技術存在的缺點，本發明的任務是提供一種采用脈寬調制高速數字閥為先導閥，用四個液阻組成橋式回路，并用其中兩個液阻作為閥芯位移反饋液阻，構成全液壓位置閉環控制的全部的電液比例控制方法。
本發明通過以下技術措施實施，它以脈寬調制(PWM)高速數字閥V1和V2作為先導閥，采用四個螺線形線性液阻R1、R2、R3和R4組成穩定對稱的橋式回路，其中閥芯兩端的兩個螺線形線性液阻R3和R4作為閥芯位移的反饋液阻，構成全液壓位置閉環控制，通過微調螺線形線性液阻R1和R2的位置調整閥芯零位。
本發明具有以下優點(1)脈寬調制(PWM)高速數字閥電磁鐵的質量小，響應快，功耗小，可直接與計算機輸出相連結。不需要D/A轉換器和價格昂貴的比例放大器。(2)采用閥芯兩端的兩個螺線形線性液阻R3和R4作為閥芯位移的反饋液阻，構成全液壓位置閉環控制。大大提高了閥芯運動的平穩性，線性度和控制精度。而且結構簡單，成本低。(3)左右兩個控制腔的控制壓力P1和P2較高，因此液動力和摩擦力對閥芯位移的影響小，閥芯具有很高的靈敏度、響應速度、零位穩定性和液壓剛度。(4)四個線性液阻組成的對稱橋式回路，抵消了油源壓力變化的影響，消除了溫度改變引起的工作介質粘度變化的影響。(5)通過微調閥芯零位調整螺釘，可以很方便的整定閥芯的零點，停電時兩端的彈簧使閥芯自動復位。(6)螺線形線性液阻和脈寬調制高速數字球閥不易堵塞，抗污染能力強。(7)采用四個線性液阻組成對稱的橋式回路，并用其中兩個液阻作為閥芯位移反饋液阻的原理，不僅可用于滑閥式比例方向閥和比例壓力閥以及插裝式比例流量閥和比例壓力閥，而且可以用于手動壓力控制閥和高速開關閥，同時，可用于工作介質為水的液壓系統。
如下附圖1脈寬調制比例控制方法工作原理圖。
結合附圖對本發明作進一步說明如下通過閥芯零位調整螺釘調整比例方向閥的零點。當左右兩個脈寬調制高速數字閥V1、V2輸入為零時，閥芯C左右兩個控制腔的控制壓力P1和P2相等P1＝P2＝0.5P2，P3為油源壓力。閥芯處于零位，當右面的兩通常閉高速數字閥輸入不為零，左面的高速數字閥V2輸入為零時，右面控制腔的壓力P1降低，閥芯向右運動，P口與B口相通，A口與T口相通。閥芯右移導致液阻R3增大和液阻R4減小，從而使得右面控制腔的壓力P1增加和左面控制腔的壓力P2降低。當閥芯左右兩個控制腔的控制壓力P1和P2相等時，閥芯停止在新的位置，并且閥芯的位移與輸入比例電磁鐵的電壓(或電流)大小成正比。若左面的兩通常閉高速數字閥輸入不為零，右面的高速數字閥輸入為零，同理，閥芯向左運動，P口與A口相通，B口與T口相通。閥芯左移導致液阻R4增大和液阻R3減小，從而使得左面控制腔的壓力P2增加右面控制腔的壓力P1降低。當閥芯左右兩個控制腔的控制壓力P2和P1相等時，閥芯停止在新的位置，并且閥芯的位移與輸入比例電磁鐵的電壓(或電流)大小成正比。
權利要求
1.一種脈寬調制比例控制方法，其特征為以脈寬調制高速數字閥(V1)和(V2)作為先導閥，采用四個螺線形線性液阻(R1)、(R2)、(R3)和(R4)組成穩定對稱的橋式回路，其中閥芯兩端的兩個螺線形線性液阻(R3)和(R4)作為閥芯位移的反饋液阻，構成全液壓位置閉環控制，通過微調螺線形線性液阻(R1)和(R2)的位置，調整閥芯零位。
全文摘要
本發明涉及一種電液比例控制方法，特別適用于比例方向閥、比例流量閥和比例壓力閥場合。本發明采用脈寬調制高速數字閥作為先導閥，采用四個螺線形線性液阻組成穩定對稱的橋式回路，其中閥芯兩端的兩個螺線形線性液阻作為閥芯位移的反饋液阻，構成全液壓位置閉環控制。
文檔編號G05B11/36GK1131289SQ95118949
公開日1996年9月18日 申請日期1995年12月6日 優先權日1995年12月6日
發明者李從心, 王經 申請人:華中理工大學