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专利号: 2020100143462
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于:所述电磁阀(4)的线圈通过电流检测器(3)与电压源(2)相连,电压源(2)与占空比控制器(1)相连,占空比控制器(1)与控制器相连,压力传感系统(5)与电磁阀(4)各工作口连接实时获取电磁阀各工作口的压力状态;控制器(6)与压力传感系统(5)相连实时获取压力传感系统(5)中的数据,控制器包括控制信号产生单元,控制信号产生单元产生控制信号;

所述控制方法包括如下步骤:

预加载激励阶段:在控制信号上升沿到来之前,根据预加载阶段的持续时间,控制器提前触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为100%的高频方波信号给电压源,电压源输出占空比为100%的电压方波,在该等效电压的激励下,电流快速上升,直到电流达到设定的预加载电流,此时预加载激励阶段结束。预加载电流略小于开启电流;

预加载维持阶段:控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为α的高频方波信号给电压源,电压源开始输出占空比为α的电压方波,其中0<α<1,在此维持电压的作用下,线圈电流一直围绕在预加载电流数值上做高频小幅波动,即达到预加载电流状态;

开启阶段:当控制信号上升沿到来时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为100%的高频方波信号给电压源,电压源输出占空比为100%的电压方波,线圈在占空比为100%的电压方波的激励下,电流迅速上升,由于电流在控制信号上升沿到来前就已经在预加载电流数值上小幅波动,在占空比为100%的电压方波的激励下,电流将在短时间内上升至开启电流,此时,电磁阀阀芯开启移动,进入开启阶段,继续维持电压源的激励直至确保电磁阀完全开始;

反向激励阶段:控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为-100%的高频方波信号给电压源,电压源输出占空比为-100%的电压方波,控制器根据当前线圈参数、线圈电流算出在经占空比为-100%的高频方波信号调制后的电压源作用下,线圈电流从开启阶段的开启电流下降到维持电流所需的时间,该时间作为反向激励阶段的持续时间;在该电压源的作用下,线圈电流快速下降至维持电流,所述的维持电流大于关闭电流设定比例;

开启维持阶段:电流下降到维持电流后,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为β的高频方波信号给电压源,电压源开始输出占空比为β的电压方波,其中0<β<1,电流围绕在维持电流数值上做高频小幅波动,维持电流略大于关闭电流,以保持电磁阀开启状态;

关闭阶段:当控制信号下降沿到来时,控制器触发占空比控制器,占空比控制器输出占空比为-100%的高频方波信号给电压源,电压源输出占空比为-100%的电压方波,在占空比为-100%的电压方波的激励下,线圈电流迅速降低至关闭电流,此时阀芯开始运动,进行复位,电压源继续激励,直至电流降至0;

关闭维持阶段: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,电压源开始输出占空比为0的电压方波,即不供电;直到下一个预加载阶段到来。

2.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述预加载维持阶段中,电压源输出的占空比为α的高频电压方波信号,经调制后的等效电压数值小于电磁阀线圈电阻与开启电流的乘积。

3.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于占空比为β的高频电压方波信号经调制后的等效电压数值大于电磁阀线圈电阻与关闭电流的乘积。

4.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述开启阶段的持续时间等于该电磁阀在0电流状态下,采用经占空比为100%的高频电压方波信号调制后的电压源激励电磁阀至完成行程所需时间,以确保电磁阀完全开始。

5.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述的预加载激励阶段所需的持续时间的计算过程为:控制器根据当前驱动电压、电磁阀电流、线感电阻和电感,计算线圈当前电流上升至预加载电流所需的时间,作为预加载激励阶段的持续时间。

6.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述的预加载维持阶段所需的持续时间为1~2ms。

7.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述的控制器(6)可根据所述数据计算出当前状态下的系统开启电流和关闭电流;所述的控制器产生的控制信号为方波信号,控制信号的占空比即电磁阀目标开启时间和周期时间比,控制信号高电位即电磁阀目标开启状态,控制信号低电位即电磁阀目标关闭状态;所述的控制器(6)实时获取控制信号产生单元产生的控制信号的占空比、频率、上升沿时刻和下降沿时刻。

8.根据权利要求1所述的基于电压脉宽调制技术的电磁阀高动态高频响控制方法,其特征在于所述的占空比控制器(1)与电压源(2)相连并可输出高频方波信号给电压源,电压源根据接收到的高频方波信号,将高频方波信号进行放大,放大后的高频方波信号频率和占空比不变,幅值变为与电压源相等。