專利名稱：數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一項(xiàng)電液數(shù)字伺服閥中因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙而造成的滯環(huán)非線性的顫 振補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是數(shù)字閥的主要組成部分之一，其作用除了將電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器(例如步進(jìn)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)之外，還往往起到力/力矩放大的作用，用來彌補(bǔ)數(shù)字 閥用電_機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出力/力矩的不足。常見的數(shù)字閥用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有齒輪機(jī)構(gòu)、凸 輪機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)等。由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般為機(jī)械構(gòu)件，其無一例外的存在間隙，從而導(dǎo) 致數(shù)字閥產(chǎn)生滯環(huán)非線性特性。數(shù)字閥作為電液控制系統(tǒng)的核心元件，其滯環(huán)非線性往往 會(huì)對(duì)電液控制系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，使系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 因此，必須減小或消除滯環(huán)非線性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在滯環(huán)非線性的不足，本發(fā)明提供了一種能有 效減小或消除數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法，在所述數(shù)字閥的輸入信號(hào)上 疊加高頻顫振信號(hào)，所述高頻顫振信號(hào)的頻率與所述數(shù)字閥的固有頻率相同或相接近，所 述高頻顫振信號(hào)產(chǎn)生顫振，通過調(diào)整高頻顫振信號(hào)的幅值減小數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的滯環(huán)非線 性。進(jìn)一步，所述數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在間隙，所述高頻顫振信號(hào)的幅值等于所述間隙。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為在數(shù)字閥輸入的信號(hào)上疊加一個(gè)高頻顫振信號(hào)，如高頻正 弦信號(hào)等，其頻率應(yīng)和數(shù)字閥使用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的固有頻率相接近(如數(shù)字閥常用的 電_機(jī)械轉(zhuǎn)換器為混合式步進(jìn)電機(jī)，其固有頻率大致在200-400HZ之間)，通過調(diào)整高頻顫 振信號(hào)的幅值產(chǎn)生顫振來減小或消除因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙而產(chǎn)生的滯環(huán)非線性；滯環(huán)非線性 的控制效果和高頻顫振信號(hào)的幅值大小成正比當(dāng)高頻顫振信號(hào)的幅值小于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間 隙量時(shí)，滯環(huán)非線性被減??；幅值越大，對(duì)于滯環(huán)非線性的抑制效果越好；當(dāng)幅值大于或等 于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙量時(shí)，滯環(huán)基本得到消除。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在采用顫振補(bǔ)償技術(shù)可以減小或消除因數(shù)字閥傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)間隙產(chǎn)生的滯環(huán)非線性特性，提高數(shù)字閥以及數(shù)字電液控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和控制精度。


圖1是數(shù)字閥滯環(huán)特性的示意圖；圖2是數(shù)字閥傳動(dòng)系統(tǒng)間隙的示意圖3是沒疊加高頻顫振信號(hào)時(shí)數(shù)字閥的三角波輸入信號(hào)示意圖；圖4是沒疊加高頻顫振信時(shí)號(hào)因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙而產(chǎn)生的閥芯位移滯環(huán)非線性示意圖；圖5是疊加高頻顫振信號(hào)后數(shù)字閥的三角波信號(hào)示意圖；圖6是采用顫振補(bǔ)償(信號(hào)幅值小于間隙量)后在三角波輸入信號(hào)作用下的滯環(huán) 特性；圖7是采用顫振補(bǔ)償(信號(hào)幅值大于或等于間隙量)后在三角波輸入信號(hào)作用下 的滯環(huán)特性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖7，一種數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法，在所述數(shù)字閥 的輸入信號(hào)上疊加高頻顫振信號(hào)，所述高頻顫振信號(hào)的頻率與所述數(shù)字閥的固有頻率相同 或相接近，所述高頻顫振信號(hào)產(chǎn)生顫振，通過調(diào)整高頻顫振信號(hào)的幅值減小數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的滯環(huán)非線性。所述數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在間隙，所述高頻顫振信號(hào)的幅值等于所述間隙。數(shù)字閥的滯環(huán)被定義為在正負(fù)額定電壓之間，以動(dòng)態(tài)不起作用的速度循環(huán)時(shí)，產(chǎn) 生相同的輸出流量的兩電壓之間最大差值與額定電壓的百分比。當(dāng)數(shù)字閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在 間隙時(shí)(如圖2所示)，當(dāng)沒有采用顫振補(bǔ)償技術(shù)，即沒有在三角波輸入信號(hào)上疊加一高頻 顫振信號(hào)(見圖3)，則在三角波輸入作用下數(shù)字閥的閥芯位移會(huì)因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙b而產(chǎn) 生滯環(huán)非線性，如圖4所示。當(dāng)采用顫振補(bǔ)償技術(shù)，即在三角波輸入信號(hào)上疊加一高頻顫振 信號(hào)(見圖5)，信號(hào)頻率和數(shù)字閥使用的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的固有頻率相接近(如數(shù)字閥常 用的電_機(jī)械轉(zhuǎn)換器為混合式步進(jìn)電機(jī)，其固有頻率大致在200-400HZ之間)，數(shù)字閥因傳 動(dòng)系統(tǒng)的間隙b而產(chǎn)生的滯環(huán)非線性會(huì)得到抑制。通過調(diào)整高頻顫振信號(hào)的幅值可以減小 或消除因間隙b所產(chǎn)生的滯環(huán)非線性；滯環(huán)非線性的控制效果和高頻顫振信號(hào)的幅值大小 成正比當(dāng)高頻顫振信號(hào)的幅值小于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙量b時(shí)，滯環(huán)非線性被減小，如圖6所 示；幅值越大，對(duì)于滯環(huán)非線性的抑制效果越好；當(dāng)幅值大于或等于間隙量b時(shí)，滯環(huán)基本 得到消除，如圖7所示。上述具體實(shí)施方式
用來解釋本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神 和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法，其特征在于在所述數(shù)字閥的輸入信號(hào)上疊加高頻顫振信號(hào)，所述高頻顫振信號(hào)的頻率與所述數(shù)字閥的固有頻率相同或相接近，所述高頻顫振信號(hào)產(chǎn)生顫振，通過調(diào)整高頻顫振信號(hào)的幅值減小數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的滯環(huán)非線性。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法，其特征在于所 述數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在間隙，所述高頻顫振信號(hào)的幅值等于所述間隙。
全文摘要
一種數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法，在所述數(shù)字閥的輸入信號(hào)上疊加高頻顫振信號(hào)，所述高頻顫振信號(hào)的頻率與所述數(shù)字閥的固有頻率相同或相接近，所述高頻顫振信號(hào)產(chǎn)生顫振，通過調(diào)整高頻顫振信號(hào)的幅值減小數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的滯環(huán)非線性。本發(fā)明提供了一種能有效減小或消除數(shù)字閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滯環(huán)非線性的顫振補(bǔ)償方法。
文檔編號(hào)F16K31/02GK101839364SQ201010157508
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李勝, 阮健 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)