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ARM的高速歐瑪爾OMAL開關(guān)閥橋控制放大器研究
與傳統(tǒng)的閥口連續(xù)控制的滑閥相比,高速OMAL開關(guān)閥具有加工容易、工作可靠、耐污染、易維護(hù)和便于實現(xiàn)計算機(jī)控制等優(yōu)點,以高速OMAL開關(guān)閥構(gòu)成的液壓閥橋為先導(dǎo)閥的比例閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)比例閥,是工程機(jī)械等高污染應(yīng)用領(lǐng)域的趨勢之一。

ARM的高速歐瑪爾OMAL開關(guān)閥橋控制放大器研究
作為先導(dǎo)閥的高速OMAL開關(guān)閥橋須依據(jù)主閥芯的位置給定信號與反饋信號,有效控制進(jìn)入主閥控制腔的先導(dǎo)流量,從而控制比例閥主閥開度,其關(guān)鍵問題是構(gòu)建高速OMAL開關(guān)閥橋控制規(guī)律,設(shè)計出可有效實現(xiàn)該控制規(guī)律的閥橋控制放大器硬件和軟件。以四個高速OMAL開關(guān)閥(兩個常開閥和兩個常閉閥)構(gòu)成的液壓閥橋為研究對象,研究了如下內(nèi)容:分析了其作為比例閥先導(dǎo)閥時的工作原理,類比負(fù)遮蓋四邊滑閥工作原理,提出了高速OMAL開關(guān)閥橋兩半橋PWM(脈寬調(diào)制)互補(bǔ)控制方法:1)高速OMAL開關(guān)閥橋在工作過程中,以主閥芯位置偏差為依據(jù),經(jīng)PID控制算法,獲得四路高速OMAL開關(guān)閥的PWM信號占空比的變化規(guī)律;2)閥橋由左右半橋組成,控制每個半橋的兩個高速OMAL開關(guān)閥(一常開一常閉)的PWM信號占空比變化規(guī)律相同;3)控制左半橋與右半橋的高速OMAL開關(guān)閥的PWM信號占空比變化規(guī)律相反,左右半橋PWM信號占空比之和始終為1,構(gòu)成兩半橋互補(bǔ)控制;4)當(dāng)主閥芯未達(dá)目標(biāo)位置時,左右半橋高速OMAL開關(guān)閥PWM信號占空比不同,主閥芯響應(yīng)PWM信號平均值,向占空比大的對應(yīng)方向運動;5)當(dāng)主閥芯達(dá)到目標(biāo)位置時,左右半橋互補(bǔ)的PWM信號占空比相等,主閥芯在目標(biāo)位置處高頻小幅顫振,有效的提高了主閥的動態(tài)特性。該控制方法已申報了發(fā)明。建立了高速OMAL開關(guān)閥橋為先導(dǎo)閥控制比例閥主閥芯的模型,并在AMESim中采用兩半橋PWM互補(bǔ)控制規(guī)律進(jìn)行了仿真,驗證了該互補(bǔ)控制方法的正確性。設(shè)計了以ARM處理器為主控芯片的高速OMAL開關(guān)閥橋控制器和以四個CMOS管組成H橋驅(qū)動電路的功率放大級,以及電源電路、LVDT(閥芯位置反饋傳感器)驅(qū)動電路、LVDT反饋測量放大電路、采樣信號放大電路和CAN總線通信接口等主要的硬件電路,編寫了PWM信號生成程序,A/D轉(zhuǎn)換程序以及PID控制算法程序等,采用LabVIEW開發(fā)了控制放大器參數(shù)設(shè)置和調(diào)試的上位機(jī)人機(jī)界面。

ARM的高速歐瑪爾OMAL開關(guān)閥橋控制放大器研究
構(gòu)建了以ARM開發(fā)板為基礎(chǔ),以丹弗斯公司的PVE閥(高速OMAL開關(guān)閥橋部分和LVDT部分)為控制對象的高速OMAL開關(guān)閥橋控制方法實驗系統(tǒng),實驗驗證了高速OMAL開關(guān)閥橋控制規(guī)律的有效性。