【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液压阀直线驱动先导模块及控制方法，属于农业机械/工程机械。
技术介绍
1、在农业机械/工程机械领域，液压系统作为其主要的动力系统，其中液压阀作为液压系统中的关键核心零部件，控制着油液的流量与方向。它的稳定性及可靠性直接影响到主机产品运行的稳定性和操控性能。
2、随着电子信息技术的发展，液压阀等关键元件正朝着智能化和数字化方向发展。目前，市面上常见的电比例阀和数字阀多为采用比例减压阀或比例节流阀为先导阀，通过改变主阀两侧先导腔的压力，进而推动主阀芯动作，采用霍尔式或lvdt（linear variabledisplacement transducer）式位移传感器实时采集阀芯位移信号，进而实现对阀芯位移及流量的精准控制。但此类方案仍存在一个缺点：对油液的清洁度要求较高，当油液中混入杂质后会导致先导油路的堵塞，进而造成卡阀、操作无动作等问题。像农业机械此类设备会存在变速油箱与液压油箱共用的问题，难以保证油液的清洁度，极易造成先导油路堵塞，液压提升系统不可靠，实际使用过程中需定期检测油液清洁度，不定期换油，使用成本增加，将会严重影响农机工作效率。
3、因此，推出的液压阀直线驱动先导模块可以有效解决对油液清洁度敏感的问题，提高液压系统工作的稳定性，保证主机产品具备可靠性及优越的操控性。
4、目前，市场上所推出的直线驱动先导模块存在以下缺点：
5、(1)、过程推力满足要求，保持力不足：
6、为了保证驱动模块在失电之后阀芯可以自动复位到零位，目前市场上主流的直线驱
7、(2)、开环控制导致阀芯控制精度不足：
8、ema内部没有集成角度编码器或位移传感器反馈阀芯位移信号，采用步进电机开环控制来实现对阀芯位移的控制，但步进开环控制过程中存在定位精度差、抗负载能力差、丢步现象等问题，使阀芯位移控制不精确。
9、（3）、响应速度慢：
10、由于所采用的步进电机自身的扭矩较小，需要较大的减速比进行减速才能输出要求的推力，但是随着减速比的增大会降低阀芯位移的响应速度。
技术实现思路
1、目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种液压阀直线驱动先导模块及控制方法。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、第一方面，一种液压阀直线驱动先导模块，包括：壳体、步进电机、齿轮支架、一级减速齿轮、二级减速齿轮、齿条、磁编码器、主控电路板。
4、所述壳体内设置有步进电机，齿轮支架，所述一级减速齿轮、二级减速齿轮分别与齿轮轴过盈装配后安装在齿轮支架上，所述步进电机的电机轴与电机齿轮过盈装配，并与一级减速齿轮的大齿轮相互啮合，所述一级减速齿轮的小齿轮与二级减速齿轮的大齿轮相啮合，二级减速齿轮的小齿轮与齿条相互啮合，所述齿条的前端用于连接阀体的阀芯；所述二级减速齿轮的轴侧设置有磁钢，所述磁钢外侧的齿轮支架上设置有磁编码器，所述磁编码器将二级减速齿轮转动的角度信号反馈到主控电路板。
5、所述壳体上设置有接插件，所述接插件的端口与主控电路板相连接。所述接插件，用于多个直线驱动先导模块进行跨接组成can网络。
6、所述主控电路板用于控制步进电机。
7、作为优选方案，所述壳体，包括：驱动模块底壳和驱动模块上盖。
8、作为优选方案，所述磁编码器采用霍尔式编码器，霍尔式编码器的测量芯片通过感应安装在二级减速齿轮轴上的磁钢来检测齿轮轴转过的角度，并将角度信号以pwm的形式传输给主控电路板。
9、作为优选方案，所述壳体上设置有故障指示灯。
10、作为优选方案，所述驱动模块底壳或驱动模块上盖上设置有密封圈槽，所述密封圈槽上安装有密封圈。
11、第二方面，一种液压阀直线驱动先导模块的控制方法，具体包括：
12、上电之后，直线驱动先导模块进行自检，当自检正常后，进入下一步。
13、获取实时主阀体油液温度，当主阀体油液温度在第一阈值范围时，直线驱动先导模块进入正常工作模式，根据阀芯的目标位移指令控制步进电机转动，以第一速度推动阀芯达到目标位移。
14、获取实时主阀体油液温度，当主阀体油液温度在第二阈值范围时，直线驱动先导模块进入低速模式，根据阀芯的目标位移指令控制步进电机转动，以第二速度推动阀芯运动达到目标位移。
15、获取实时主阀体油液温度，当主阀体油液温度在第三阈值范围时，直线驱动先导模块进入极低速模式，根据阀芯的目标位移指令控制步进电机转动，以第三速度推动阀芯运动达到目标位移。
16、当阀芯位移达到目标位置后进入保持模式，步进电机进行锁轴，控制电流减半。
17、作为优选方案，还包括：当自检出现异常时，发出预警代码，直线驱动先导模块进行清除故障且自检正常后工作。
18、作为优选方案，还包括：当阀芯发生卡滞，发出进入抖动模式的指令，所述抖动模式表示直线驱动先导模块采用极低速模式推动阀芯往复运动，直到阀芯不再卡滞。
19、作为优选方案，所述根据阀芯的目标位移指令控制步进电机转动的方法，具体包括：
20、将目标阀芯位移信号与经磁编码器反馈转化得到的实际阀芯位移进行比较，得到阀芯位移偏差信号。
21、将阀芯位移偏差信号经过位置环pid，计算得到步进电机的目标转速。
22、步进电机的目标转速与经磁编码器反馈得到的实际电机转速比较，得到速度偏差信号。
23、将速度偏差信号通过速度环pid，计算得到目标电流值。
24、目标电流值通过步进电机驱动电路自身的电流闭环功能加载到线圈上相应的电流，推动步进电机转动相应的角度。
25、作为优选方案，所述第一阈值范围设置为5℃<temp<=50℃，第二阈值范围设置为(-15℃<temp<=5℃)||(temp>50℃)，第三阈值范围设置为temp<-15℃。其中，temp表示实时主阀体油液温度，||表示或逻辑。
26、有益效果：本专利技术提供的一种液压阀直线驱动先导模块及控制方法，包括步进电机、两级减速齿轮、主控电路板，构成可直接驱动阀芯运动的液压阀直线驱动先导模块，其由于自身不存在滞环特性，可实现对阀芯的高精度闭环控制，且由于无需先导油路，使其抗污染能力大大增强。该液压阀直线驱动先导模块可替代传统液控先导模块，有利于工程机械、农业机械朝着数字化、智能化的方向发展。
27、相较于现有技术，其优点如下：
28、（1）、本专利技术内部集成了大扭矩步进电机、两级减速齿轮、高精度磁编码器和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液压阀直线驱动先导模块，包括，其特征在于：包括：壳体、步进电机、齿轮支架、一级减速齿轮、二级减速齿轮、齿条、磁编码器、主控电路板；
2.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述壳体，包括：驱动模块底壳和驱动模块上盖。
3.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述磁编码器采用霍尔式编码器，霍尔式编码器的测量芯片通过感应安装在二级减速齿轮轴上的磁钢来检测齿轮轴转过的角度，并将角度信号以PWM的形式传输给主控电路板。
4.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述壳体上设置有故障指示灯。
5.根据权利要求2所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述驱动模块底壳或驱动模块上盖上设置有密封圈槽，所述密封圈槽上安装有密封圈。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种液压阀直线驱动先导模块的控制方法，其特征在于：具体包括：
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：还包括：当自检出现异常时，发出预警代码，直线驱动先导模块进行清除故障且自
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：还包括：当阀芯发生卡滞，发出进入抖动模式的指令，所述抖动模式表示直线驱动先导模块采用极低速模式推动阀芯往复运动，直到阀芯不再卡滞。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述根据阀芯的目标位移指令控制步进电机转动的方法，具体包括：
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述第一阈值范围设置为5℃<Temp<=50℃，第二阈值范围设置为(-15℃<Temp<=5℃)||(Temp>50℃)，第三阈值范围设置为Temp<-15℃。其中，Temp表示实时主阀体油液温度，||表示或逻辑。
...【技术特征摘要】
1.一种液压阀直线驱动先导模块，包括，其特征在于：包括：壳体、步进电机、齿轮支架、一级减速齿轮、二级减速齿轮、齿条、磁编码器、主控电路板；
2.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述壳体，包括：驱动模块底壳和驱动模块上盖。
3.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述磁编码器采用霍尔式编码器，霍尔式编码器的测量芯片通过感应安装在二级减速齿轮轴上的磁钢来检测齿轮轴转过的角度，并将角度信号以pwm的形式传输给主控电路板。
4.根据权利要求1所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述壳体上设置有故障指示灯。
5.根据权利要求2所述的一种液压阀直线驱动先导模块，其特征在于：所述驱动模块底壳或驱动模块上盖上设置有密封圈槽，所述密封圈槽上安装有密封圈。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种液压阀直线...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖刚，刘灿杰，赵保才，孙珍菊，
申请(专利权)人：江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。