【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及伺服阀自动控制，特别是涉及一种伺服阀的内外环协同控制系统及方法。
技术介绍
1、在流体控制
，伺服阀作为一种关键的控制元件，广泛应用于航空、航天、工业自动化等领域，用于精确控制流体的流量、压力和方向。传统的伺服阀控制系统通常采用单一的闭环控制策略，如电流闭环控制或位置闭环控制，以实现对伺服阀某些输出变量的控制。例如，申请号为201710431334.8的中国专利技术专利公开了一种闭环控制流量的伺服阀，该伺服阀采用电流闭环的控制方案来实现对伺服阀流量的控制。然而，单一闭环控制往往只能针对一个特定的输出变量进行优化，而无法全面考虑伺服阀运行过程中的各种复杂因素。例如，仅通过电流闭环控制无法保证阀芯位置的精确控制，因为电流与阀芯位置之间的关系受到多种非线性因素的影响。同样，仅通过位置闭环控制也可能因忽略电流波动而导致控制精度下降。
2、现有的伺服阀控制系统也出现新型的控制方法和技术，例如，申请号为202410102081.x的中国专利技术专利公开了一种双余度伺服阀闭环控制驱动方法，该技术方案将伺服阀控制指令限幅后进行闭环电流控制、驱动和输出，根据故障监控结果及系统工作状态实现主备工作切换及主要工作模态，主通道通过电流采集实现对电路、负载状态的监控，备通道通过电流采集实现对电路状态的监控。但上述方案依然难以满足复杂系统对多变量、高精度、高稳定性控制的需求，特别是在高动态要求的应用场景中，单一闭环控制通常缺乏有效的抗干扰机制，容易因外界干扰而导致控制性能下降，甚至失控。
3、针对上述情况，本专利
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的在于提供一种伺服阀的内外环协同控制系统。
2、其解决的技术方案是：一种伺服阀的内外环协同控制系统，包括：
3、内环控制回路：用于实时监测所述伺服阀的电—机械转换器的工作电流以及阀芯的实际位置，形成电流和位置的双重闭环反馈机制；
4、外环控制回路：用于监测所述伺服阀的输出压力，并将实时压力信号反馈至压力闭环中；
5、系统控制器，用于接收所述内环控制回路和外环控制回路的反馈信号，基于反馈信号及系统给定参数计算误差量，并根据所述误差量实时调整控制参数，以实现对所述伺服阀输出变量的精确控制；
6、电源单元，用于为系统提供电力供应。
7、优选的，所述内环控制回路包括：
8、电流传感器，用于监测所述电—机械转换器的工作电流，并将电流信号反馈至所述系统控制器；
9、位置传感器，安装于所述伺服阀内部，用于实时检测所述伺服阀阀芯位移的位置，并将位置信号反馈至所述系统控制器。
10、优选的，所述外环控制回路包括：
11、压力传感器：安装于所述伺服阀的输出压力端，用于检测输出压力，并将压力信号反馈至所述系统控制器。
12、优选的，所述系统控制器的检测输入端还设置有输入信号调理模块，具体包括：
13、放大降噪电路，用于对传感器信号进行放大，并同时抑制信号中的噪声成分；
14、稳幅调节电路，用于对所述放大降噪电路的输出信号幅度进行稳定调节。
15、优选的，所述放大降噪电路包括运放器u1，运放器u1的同相输入端通过电阻r1连接传感器信号输入端口，并通过电容c1接地，运放器u1的反相输入端连接电容c2的一端，并通过并联的电阻r3与电容c3接地，电容c2的另一端通过电阻r2连接运放器u1的输出端。
16、优选的，所述稳幅调节电路包括mos管q1和稳压管dz1，mos管q1的栅极连接运放器u1的输出端，mos管q1的漏极连接电源vcc，mos管q1的源极连接稳压管dz1的阴极、电容c4的一端和所述系统控制器，稳压管dz1的阳极接地，电容c4的另一端通过电阻r4接地。
17、优选的，所述系统控制器选用stm32型单片机。
18、优选的，所述内环控制回路与所述外环控制回路之间设置有信号隔离器。
19、一种伺服阀的内外环协同控制系统的控制方法，包括如下步骤：
20、电流闭环控制：
21、通过对流经电—机械转换器的电流进行实时采样，生成电流信号，并将所述电流信号反馈至系统控制器；
22、将反馈的电流信号与给定的电流参考值进行比较，计算电流误差；
23、系统控制器通过调整驱动电—机械转换器的电流，以减少电流误差，直至电流误差趋近于零，从而实现电流的稳定控制；
24、位置闭环控制：
25、通过对电—机械转换器的阀芯位移量进行实时检测，生成位置信号，并将所述位置信号反馈至系统控制器；
26、将反馈的位置信号与给定的位置参考值进行比较，形成位置误差；
27、系统控制器通过调整电—机械转换器的驱动力以减少位置误差，直至阀芯达到预定位置；
28、外环控制：
29、通过对伺服阀的输出压力进行实时检测，生成压力信号，并将所述压力信号反馈至系统控制器；
30、将反馈的压力信号与给定的压力目标值进行比较，计算压力误差；
31、系统控制器通过调整伺服阀的输出压力，保证伺服阀输出压力对系统控制器控制指令的跟踪性能。
32、通过以上技术方案，本专利技术的有益效果为：本申请通过内外环的协同作用，实现了对电—机械转换器转动及压力伺服阀输出压力的双重优化。内环的快速响应与稳定性为外环的精确跟踪提供了坚实基础，而外环的高性能控制则确保了系统整体对控制指令的准确执行与压力输出的稳定可靠，从而有效提升了压力伺服阀的综合性能，满足了高精度、高响应及强鲁棒性的工业应用需求。
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1.一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述内环控制回路包括：
3.根据权利要求2所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述外环控制回路包括：
4.根据权利要求3所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述系统控制器的检测输入端还设置有输入信号调理模块，具体包括：
5.根据权利要求4所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述放大降噪电路包括运放器U1，运放器U1的同相输入端通过电阻R1连接传感器信号输入端口，并通过电容C1接地，运放器U1的反相输入端连接电容C2的一端，并通过并联的电阻R3与电容C3接地，电容C2的另一端通过电阻R2连接运放器U1的输出端。
6.根据权利要求5所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述稳幅调节电路包括MOS管Q1和稳压管DZ1，MOS管Q1的栅极连接运放器U1的输出端，MOS管Q1的漏极连接电源VCC，MOS管Q1的源极连接稳压管DZ1的阴极、电容C4的一端和所述系统控制
7.根据权利要求6所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述系统控制器选用STM32型单片机。
8.根据权利要求1所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述内环控制回路与所述外环控制回路之间设置有信号隔离器。
9.一种基于权利要求1-8任一所述伺服阀的内外环协同控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述内环控制回路包括：
3.根据权利要求2所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述外环控制回路包括：
4.根据权利要求3所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述系统控制器的检测输入端还设置有输入信号调理模块，具体包括：
5.根据权利要求4所述一种伺服阀的内外环协同控制系统，其特征在于，所述放大降噪电路包括运放器u1，运放器u1的同相输入端通过电阻r1连接传感器信号输入端口，并通过电容c1接地，运放器u1的反相输入端连接电容c2的一端，并通过并联的电阻r3与电容c3接地，电容c2的另一端通过电阻r2连接运放器u1的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵芳，路超，李浩，赵文亮，沈黎明，张艳辉，左文思，杨英浩，陈英杰，张歌，
申请(专利权)人：河南航天流体控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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