一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法，属于开关阀控制领域。本发明专利技术的控制方法分为若干阶段，通过控制器控制占空比控制器输出不同占空比的高频方波信号给电压源，电压源在不同阶段输出不同占空比的电压方波，使得高频开关阀的启闭动态特性可以调节。本发明专利技术进一步公开了在开关阀单周期持续时间较短情况下的开关阀启闭特性调整方案，并给出了开关阀的最慢启闭特性控制方法和最快启闭特性控制方法。本发明专利技术通过调节个阶段的占空比使得高频开关阀可满足使用者对高频开关阀启闭动态特性的不同需求，大大拓宽了高频开关阀工作范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法
本专利技术属于开关阀控制领域，具体涉及一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法。
技术介绍
在开关阀中，安匝数和工作气隙对电磁铁的电磁力影响最大。安匝数即线圈匝数与单圈线圈中电流的乘积。在磁通量未饱和的情况下，电流越大，电磁力越大；工作气隙越小，电磁力越大。由于开关阀在开启时往往是电磁铁中工作气隙最大的时候，而关闭时往往是电磁铁中工作气隙最小的时候，因此开启电流比关闭电流大。现有的高频开关阀领域中，绝大多数技术都是致力于如何缩短开关阀工作周期，提高其工作频率。少有技术着重于如何实现开关阀启闭动态特性可调节的功能。现有的高频开关阀因为不具备可调节启闭动态特性的功能，使其工作范围受限。在开关阀开启阶段，当电流值|I|>开启电流时，开关阀开始开启运动；在开关阀关闭阶段，当电流值|I|<关闭电流时，开关阀开始关闭运动。当电气系统中的电器参数(电阻、电容)不变时，电流上升到某个数值的时间取决于初始电流和驱动电压的大小。调节开关阀的启闭动态特性可以从调节开关阀的滞后时间和运动时间两个方面着手。由于在高频率状态下，开关阀线圈电感效应明显，现有技术中在开关阀的开启和关闭阶段均会出现运动滞后现象，即在电压作用下，电流会因为电感效应产生滞后，要经过一段时间才能上升到预期电流值。运动滞后现象会产生运动滞后时间，开启阶段的运动滞后时间与开启阶段的初始电流有关，初始电流越接近开启电流，开启滞后时间越短；关闭阶段的运动滞后时间与关闭阶段开始时的初始电流有关，该初始电流越接近关闭电流，运动滞后时间越短。开关阀的开启运动时间和关闭运动时间与开启阶段的驱动电压和关闭阶段的驱动电压相关，驱动电压越大，运动时间就越短。实现高频开关阀的滞后时间与运动时间的可调节性便能实现高频开关阀的动态特性可调节性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法。本专利技术实施例公开了一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法，其开关阀的线圈通过电流检测器与电压源相连；开关阀各工作口与压力传感系统连接用于实时获取开关阀各工作口的压力状态；开关阀内安装有位移传感器用于获取开关阀阀芯运动状态；电压源占空比控制器相连，占空比控制器与控制器相连并输出高频方波信号给电压源；控制器控制占空比控制器的输出，控制器与压力传感系统相连实时获取压力传感系统中的数据，控制器与位移传感器相连获得开关阀完全打开和完全关闭的时刻；将开关阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比进行开关阀启闭特性的调整，一个周期内开关阀启闭特性调整方法包括如下步骤：1)开启初始阶段在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动，所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|；2)开启阶段控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流上升，当线圈电流达到开启电流I开启时开关阀开始打开，电压方波持续作用直至开关阀完全打开；开关阀完全打开时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取开关阀完全打开时的时刻并传输给控制器；3)关闭初始阶段开关阀完全打开时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，使线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|；4)关闭阶段控制信号下降沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流下降，当线圈电流下降至关闭电流I关闭时，开关阀开始关闭，电压方波持续作用至开关阀完全关闭；开关阀完全关闭时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取开关阀完全关闭时的时刻并传输给控制器；5)关闭维持阶段开关阀完全关闭后，位移传感器将信号传给控制器，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源，电压源输出零电压，电流下降至零电流；直至下一个周期的到来。作为本专利技术的一种可选开关阀启闭特性调整方法，在开启初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为a的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动；占空比为a的电压方波形成的等效电压等于开启初始电流I1与线圈电阻的乘积；在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波；在关闭初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为c的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；占空比为c的电压方波形成的等效电压等于关闭初始电流I3与线圈电阻的乘积；在关闭阶段，占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波。为了满足更高频的开关阀工作环境下的启闭特性调整，作为本专利技术的另一种可选开关阀启闭特性调整方法，在开启初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为a1的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后占空比控制器输出占空比恒定为a2的高频方波信号给电压源，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1上做波动；在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波；在关闭初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为c的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；在关闭阶段，占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波。为了更进一步满足更高频的开关阀工作环境下的启闭特性调整，作为本专利技术的另一种可选开关阀启闭特性调整方法，在开启初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为a1的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后占空比控制器输出占空比恒定为a2的高频方波信号给电压源，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1上做波动；在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波；在关闭初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为c1的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流数值达到所需关闭初始电流I3；之后占空比控制器输出占空比恒定为c2的高频方波信号给电压源，使线圈电流始终维持在关闭初始电流I3上做波动；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法，其特征在于开关阀的线圈通过电流检测器(3)与电压源(2)相连；开关阀(4)各工作口与压力传感系统(6)连接用于实时获取开关阀各工作口的压力状态；开关阀(4)内安装有位移传感器用于获取开关阀阀芯运动状态；电压源(2)占空比控制器(1)相连，占空比控制器(1)与控制器(7)相连并输出高频方波信号给电压源；控制器(7)控制占空比控制器(1)的输出，控制器(7)与压力传感系统(6)相连实时获取压力传感系统(6)中的数据，控制器(7)与位移传感器(5)相连获得开关阀完全打开和完全关闭的时刻；/n将开关阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比进行开关阀启闭特性的调整，一个周期内开关阀启闭特性调整方法包括如下步骤：/n1)开启初始阶段/n在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流最终围绕在开启初始电流I

【技术特征摘要】
1.一种基于复合PWM的开关阀动态特性调控方法，其特征在于开关阀的线圈通过电流检测器(3)与电压源(2)相连；开关阀(4)各工作口与压力传感系统(6)连接用于实时获取开关阀各工作口的压力状态；开关阀(4)内安装有位移传感器用于获取开关阀阀芯运动状态；电压源(2)占空比控制器(1)相连，占空比控制器(1)与控制器(7)相连并输出高频方波信号给电压源；控制器(7)控制占空比控制器(1)的输出，控制器(7)与压力传感系统(6)相连实时获取压力传感系统(6)中的数据，控制器(7)与位移传感器(5)相连获得开关阀完全打开和完全关闭的时刻；
将开关阀的一个工作周期分为5个阶段，通过控制每个周期各阶段的占空比进行开关阀启闭特性的调整，一个周期内开关阀启闭特性调整方法包括如下步骤：
1)开启初始阶段
在控制信号上升沿到来之前，控制器预先触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动，所述开启初始电流的数值|I1|小于开启电流数值|I开启|；
2)开启阶段
控制信号上升沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流上升，当线圈电流达到开启电流I开启时开关阀开始打开，电压方波持续作用直至开关阀完全打开；开关阀完全打开时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取开关阀完全打开时的时刻并传输给控制器；
3)关闭初始阶段
开关阀完全打开时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，使线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；所述关闭初始电流的数值|I3|大于关闭电流数值|I关闭|；
4)关闭阶段
控制信号下降沿到来时，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在电压方波作用下，线圈电流下降，当线圈电流下降至关闭电流I关闭时，开关阀开始关闭，电压方波持续作用至开关阀完全关闭；开关阀完全关闭时触发位移传感器(5)，位移传感器(5)获取开关阀完全关闭时的时刻并传输给控制器；
5)关闭维持阶段
开关阀完全关闭后，位移传感器将信号传给控制器，控制器触发占空比控制器，占空比控制器输出占空比为0的高频方波信号给电压源，电压源输出零电压，电流下降至零电流；直至下一个周期的到来。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在开启初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为a的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在开启初始电流I1上做波动；占空比为a的电压方波形成的等效电压等于开启初始电流I1与线圈电阻的乘积；
在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波；
在关闭初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为c的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；占空比为c的电压方波形成的等效电压等于关闭初始电流I3与线圈电阻的乘积；
在关闭阶段，占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在开启初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为a1的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后占空比控制器输出占空比恒定为a2的高频方波信号给电压源，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1上做波动；
在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波；
在关闭初始阶段，占空比控制器输出占空比恒定为c的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流最终围绕在关闭初始电流I3上做波动；
在关闭阶段，占空比控制器输出占空比恒定为d的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在开启初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为a1的高频方波信号给电压源，电压源输出相同占空比的电压方波，在该电压方波作用下，线圈电流数值达到所需开启初始电流I1；之后占空比控制器输出占空比恒定为a2的高频方波信号给电压源，使线圈电流始终维持在开启初始电流I1上做波动；
在开启阶段，占空比控制器输出占空比恒定为b的高频方波信号给电压源，电压源输出相应的电压方波；
在关闭初始阶段，占空比控制器首先输出占空比恒定为c1的高频方波信号给电压源，电压源输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟麒，汪谢乐，谢耿，何贤剑，王军，李研彪，孙造诣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33