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电反馈多功能复合比例控制技术优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)多种变量控制取代单一的流量控制。9)具有故障诊断功能。这台电子泵采用的是VT12350型比例放大器,通过使用高响应的比例阀可用于对A4VS轴向柱塞泵摆角和压力进行闭环控制,并附加有功率限制功能。1)变量泵的压力、斜盘倾角、功率等参数的复合闭环控制,是通过一个电控比例阀来实现的,不像常规的那样,每个参数的控制对应一个变量控制阀。电控泵控制信号的处理完全由电控器完成,这是其重要的优势。

电反馈多功能复合比例控制技术优化

新型电子泵是最近几年才开发出来的一种新产品,将变量泵的压力流量参数通过电子控制系统控制,电控器随机处理相关传感器检测到的流量与压力信号,进行诸如恒压、恒流、恒功率以及各种组合复合控制。新型电子泵在提高变量泵的性能、节能、简化系统和提高可靠性等方面,显现出惊人的效果,与传统的伺服阀和比例阀控制的泵相比,有如下特点和优点:

1)使用高频响比例阀取代比例阀和伺服阀。

2)多种变量控制取代单一的流量控制。

3)闭环控制取代开环控制,以适应高精度的泵控系统。

4)使用数字控制系统。

5)可以提高控制精度(由于电反馈补偿)。

6)可对压力偏差和温度偏差补偿。

7)动态响应快,减少了压力超调。

8)流量及功率调整方便。

9)具有故障诊断功能。

10)易与PC和PLC控制结合实现机电一体化。

图3-68所示变量泵是典型的比例控制电反馈式变量泵。变量泵的压力和斜盘倾角的闭环控制,是通过一个电控高频响比例阀2实现的。该比例阀通过对变量控制大缸4的控制,决定斜盘1的位置。泵的排量与斜盘的位置成比例。变量控制小缸3由弹簧5进行预压紧,并始终与泵出口的压力油相通。

当泵不工作和控制系统的压力为零时,由于弹簧5的作用,斜盘保持在+100%排量(最大)的位置;当泵起动后,如比例电磁阀8失电,该系统被切换到零排量压力,此时滑阀9被弹簧10推到初始位置,而泵的压力p经过阀口A作用到变量控制大缸4上。变量控制小缸3上的泵压与弹簧5的作用力相平衡,使泵的压力在0.8~1.2MPa之间。这个基本设定,是在闭环控制电路不工作时实现的(零排量工作,例如控制电路不起动)。

通过上位计算机给出信号指令,可以对泵的输出压力、泵的斜盘摆角和输出功率进行控制。这台电子泵采用的是VT12350型比例放大器,通过使用高响应的比例阀可用于对A4VS轴向柱塞泵摆角和压力进行闭环控制,并附加有功率限制功能。这种放大器具有模拟量指令信号输入和模拟量实际输出值输入端口,具有斜坡发生器输入可以被关掉的功能,预设的参数可以通过数字输入而呼叫出,泵的斜盘摆角和压力指令值可以以斜坡信号的形式产生,振荡/解调电路可用于两个电感测量系统,具有计时的、电流调节的电流输出级,用于内部供电的可关断模式的电源,通过串口RS485可实现配置、参数化和故障诊断。

VT12350的主要技术参数如下。

工作电压:DC24V

输出电压:±25V;25mA

输出电流:最大3.8A

模拟输入:±10V或者4~20mA

数字输入:log0:0~5V;log1:>15V

串口:RS485或RS232

允许的环境温度:0~+50℃

储存温度范围:-20~+70℃

该电控器属于欧洲制式的插板式结构。它是标准的,可分别对压力和斜盘1倾角的指令值进行输入(功率设定值的输入为可选项)。压力的实际值,通过一

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图3-68 压力排量复合闭环控制泵

a)结构原理图 b)油路原理图(www.zuozong.com)

1—斜盘 2—电控高频响比例阀 3—变量控制小缸 4—变量控制大缸 5、10—弹簧 6—感应式传感 7—位移传感器 8—比例电磁阀 9—比例阀阀芯

个压力传感器采样。装在泵上的一个位移传感器7,提供泵斜盘倾角的实际值。得到的实际值经放大器处理,并与指令值进行比较。最小信号发生器,自动确保被选中的控制器只有在需要的工作点起作用。

因此,系统参数中的一个参数(或压力、或倾角、或功率(可选))可被精确控制,而其他两个参数则低于给定的指令值。最小信号发生器的输出信号作为阀闭环控制电路的指令值。滑阀阀芯实际位置由一个感应式传感器6提供。阀位置控制器的输出值经放大器的输出端输出,决定比例电磁铁8的电流,一旦到达工作点,比例阀阀芯9就被保持在中间位置。如果上级控制器需要增大倾角(增大流量),阀芯9需偏离中间位置(使变量控制大缸4通过阀口A-T放出部分油液),直到倾角达到需要的数值。通过增大比例电磁铁8的电流,来克服弹簧10的作用力使阀芯移动。当需要减小倾角时,控制油经过比例阀P-A通道补充进入变量控制大缸4。

变量活塞的位移可以由位移传感器检测出来,位移传感器采用差动变压器电感分压原理,交流电压由振荡器产生,并加至传感器上,实际信号即中间抽头的电压,一般为振荡电压的50%,并随铁心位移成比例的变化,经解调器解调后变成直流电压送往输入端,与给定信号进行比较,参见图3-69。

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图3-69 位移传感器原理

比例放大器的原理图见图3-70。

电子泵的输出特性曲线如图3-71所示,可以实现压力、功率和排量的综合控制。

有以下三种方法提供泵变量控制的先导控制油液。

1)内部提供,不带预增压阀(仅适用于压力大于2MPa的系统)。

2)内部提供,带预增压阀(系统压力的0~100%)。

3)通过一台梭阀远程供油:通过一个梭阀连接块可进行内部/外部自动切换。

从上面的讨论中,应该特别留意的有如下几点。

1)变量泵的压力、斜盘倾角、功率等参数的复合闭环控制,是通过一个电控比例阀来实现的,不像常规的那样,每个参数的控制对应一个变量控制阀。电控泵控制信号的处理完全由电控器完成,这是其重要的优势。

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图3-70 VT12350电子放大器原理图

2)在同一个时刻,系统只能对其中的一个参数(或压力,或倾角,或功率特性曲线的曲率)进行精确控制,而其他两个参数则低于给定的指令值。

3)需要增大斜盘倾角(增大流量)时,阀芯9需偏离中间位置,使变量控制大缸4通过比例阀阀口A-T通道,放出部分油液;当需要减小斜盘倾角时,控制油经过比例阀阀口P-A通道,补充进入变量控制大缸4,一旦到达工作点,比例阀阀芯9就被保持在中间位置。也就是说,包括这里使用的比例阀在内,所有的变量控制阀是连续控制阀,即阀芯位置将随输入信号变化而无级变化,所有控制阀都有中间位置,尽管有些原理图并没有画出这个中间位置。

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图3-71 电子泵的输出特性曲线

4)这种闭环变量泵的先导控制油,可以来自泵自身(自控),也可以来自泵外部(它控),当泵不工作及控制系统的压力为零时,由于弹簧5的作用,斜盘保持在+100%(排量最大)的位置。

表3-1给出其他几种电子泵的性能。

3-1 几种电控泵性能

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(续)

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