一种伺服阀及其零位补偿方法

日期:2019-04-25 14:31:22

专利名称:一种伺服阀及其零位补偿方法
技术领域
本发明涉及一种流体控制装置,具体涉及一种伺服阀及其零位补偿方法。
背景技术
旋转直接驱动伺服阀是一种新型高性能直接驱动伺服阀,其工作原理为输入指令信号通过电机控制器输出PWM信号控制驱动电机,电机轴端的偏心机构将电机的旋转运动转化为阀芯的往复运动,实现对流体方向和大小的闭环控制。一般伺服阀使用在伺服系统中时,由于负载的影响,其性能相对于单独测试时会有变化,可能会出现不满足系统使用的情况,或者为了达到更好的系统性能,需要对伺服阀进行局部参数的调整,主要是零位性能的调整,然而对伺服阀零位性能的调整涉及到机械结构的调整需要较多考核措施,调试周期较长,成本较高。

发明内容
本发明的目的为了解决现有技术存在的零位调整不便,成本较高的问题,本发明提供了一种零位补偿型伺服阀,可以满足系统的使用性能和低成本的要求。另外,本发明还提供该伺服阀的零位补偿方法。本发明的技术方案是一种直接驱动伺服阀,其包括驱动电机、密封圈、阀芯、壳体、控制器,所述壳体为中空结构,内部具有用于放置阀芯的空腔,该空腔上开设有若干油道,所述阀芯设置在壳体内,驱动电机的电机轴偏心接头设置在阀芯中心,密封圈设置在驱动电机上,控制器与驱动电机相连,且控制器包括具有零位补偿功能的信号调理模块,该信号调理模块与驱动电机上的位置传感器相连,构成位置闭环。所述信号调理模块包括放大器Q1、反馈调整电阻Rf、零位设置电路、零位补偿输入电路、反馈输入电路,该放大器Ql的反相输入端分别与反馈调整电路、零位补偿输入电路以及零位设置电路相连,放大器Ql的正相输入端接地,该放大器Ql的输出端接控制器。放大器Ql的反相输入端和输出端之间设置有反馈调整电路Rf。一种伺服阀的零位补偿方法,其包括如下步骤步骤1 当驱动电机在-θ i和θ 2之间转动时,霍尔传感器的输出范围为Ul到U2 之间线性变化,通过零位设置电路的R4和R5的调节,设置角位移传感器的初始零位;步骤2 计算机输出指令信号进入伺服阀的控制器,控制器发出驱动信号,控制伺服阀马达;步骤3 驱动电机的内置角位移传感器反馈马达的角位置信号给信号调理模块后进入控制器,形成驱动电机的位置闭环,电机轴端的偏心机构将电机的旋转运动转化为阀芯的往复运动,实现对负载的大小和方向的控制;步骤4:系统负载信号反馈至计算机,根据信号的大小,输出零位调整信号至信号调理模块;步骤5 零位调整信号与角位移传感器的反馈信号综合后进入控制器,实现对伺
3服阀的在线零位补偿功能。所述角位移传感器为霍尔传感器。本发明的有益效果本发明提出的带零位补偿的直接驱动伺服阀,通过零位调整信号与角位移传感器的反馈信号综合,实现对伺服阀的在线零位补偿,其调整方便,可以避免对伺服阀硬件的拆卸,可以降低流体控制系统的调试成本和生产周期,可以较好的满足系统使用要求。


图1是本发明伺服阀的结构示意图;图2是本发明伺服阀的控制原理框图;图3是信号调理模块的电路图;图4是角位移传感器的输出示意图,其中,1-驱动电机、2-螺钉、3-压板、4-密封圈、5-阀芯、6-壳体、7_供油油道、 8-第一负载油道、9-回油油道、10-第二负载油道、12-控制器、31-信号调理、32-霍尔传感器、33-负载信号、34-马达、35-指令信号、36-零位调整信号、37-反馈信号、38-驱动信号。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参阅图1,其是发明伺服阀的结构示意图。所述直接驱动伺服阀包括驱动电机 1、螺钉2、压板3、密封圈4、阀芯5、壳体6和控制器12。所述壳体6为中空结构,内部具有用于放置阀芯5的空腔,该空腔上开设有供油油道7、回油油道9、第一负载油道8和第二负载油道10。所述阀芯5设置在壳体6内,该阀芯设置在阀芯杆上的若干凸台组成,该凸台通过阀芯的直线运动可以隔离壳体空腔内的油道。所述阀芯中心具有与驱动电机的电机轴相匹配的连接口。所述驱动电机1的电机轴插入阀芯中心连接口,并通过压板3和螺钉2固定在壳体上,再由密封圈4密封。另外,控制器12设置在驱动电机1上,用于控制驱动电机的马达运动,而所述驱动电机1可为内置角位移传感器的有限转角力矩电机、伺服电机或者步进电机,本实施方式中,该角位移传感器为霍尔传感器。请参阅图2,其是本发明伺服阀的控制原理框图。本发明直接驱动伺服阀实际工作时,先进行角位移传感器32的初始零位设置,然后由计算机输出指令信号进入伺服阀的控制器12,控制器发出驱动信号,控制伺服阀马达34。驱动电机的内置角位移传感器反馈马达的角位置信号给信号调理模块后进入控制器,形成马达的位置闭环,电机轴端的偏心机构将电机的旋转运动转化为阀芯的往复运动,实现对负载的大小和方向的控制。同时,系统负载信号反馈至计算机,根据反馈信号的大小,输出零位调整信号至信号调理模块,与角位移传感器的反馈信号综合后进入控制器,实现对伺服阀的在线零位补偿功能。请参阅图3,其是所述信号调理模块的电路图。该信号调理模块集成在控制器内, 其包括放大器Q1、反馈调整电阻Rf、零位设置电路、零位补偿输入电路、反馈输入电路。该放大器Ql的反相输入端分别经电阻Rl与反馈调整电路,经电阻R2与零位补偿输入电路, 以及经电阻R3与零位设置电路相连,放大器Ql的正相输入端接地,该放大器Ql的输出端接控制器。同时,反馈调整电路Rf设置在放大器Ql的反相输入端和输出端。
请参阅图4,其是反馈信号的输出特性曲线图。当驱动电机在-Q1和θ2之间转动时,霍尔传感器的输出范围为Ul到U2之间线性变化,通过零位设置电路的R4和R5的调节,设置角位移传感器的初始零位。将计算机零位补偿信号与角位移传感器的零位设置信号进行综合,确定角位移传感器的实际工作零位值(该零位值一般在-θ 3和θ4之间的区域内波动),方便地实现对伺服阀零位的在线调整。本实施方式中,-30°,92为 30°,-θ3为-10°,04为10°,Ul 到 U2,为 IV 到 9V。本发明提出的带零位补偿的直接驱动伺服阀,通过零位调整信号与角位移传感器的反馈信号综合,实现对伺服阀的在线零位补偿,其调整方便,可以避免对伺服阀硬件的拆卸,可以降低流体控制系统的调试成本和生产周期,可以较好的满足系统使用要求。
权利要求
1.一种伺服阀,其特征在于包括驱动电机[1]、密封圈W]、阀芯[5]、壳体W]、控制器[12],所述壳体W]为中空结构,内部具有用于放置阀芯的空腔,该空腔上开设有若干油道,所述阀芯[5]设置在壳体W]内,驱动电机的电机轴偏心接头设置在阀芯中心,密封圈设置在驱动电机上,控制器[12]与驱动电机[1]相连,且控制器[12]包括具有零位补偿功能的信号调理模块[31],该信号调理模块与驱动电机上的位置传感器相连,构成位置闭环。
2.根据权利要求1所述的伺服阀,其特征在于所述信号调理模块包括放大器Ql、反馈调整电阻Rf、零位设置电路、零位补偿输入电路、反馈输入电路,该放大器Ql的反相输入端分别与反馈调整电路、零位补偿输入电路、以及零位设置电路相连,放大器Ql的正相输入端接地,该放大器Ql的输出端接控制器。
3.根据权利要求1所述的伺服阀,其特征在于放大器Ql的反相输入端和输出端之间设置有反馈调整电路Rf。
4.一种伺服阀零位补偿方法,其特征在于,包括如下步骤步骤1 当驱动电机在-θ i和θ 2之间转动时,霍尔传感器的输出范围为Ul到U2之间线性变化,通过零位设置电路的R4和R5的调节,设置角位移传感器的初始零位;步骤2 计算机输出指令信号进入伺服阀控制器,控制器发出驱动信号,控制伺服阀马达;步骤3 驱动电机的内置角位移传感器反馈马达的角位置信号给信号调理模块后进入控制器,形成马达的位置闭环,电机轴端的偏心机构将电机的旋转运动转化为阀芯的往复运动,实现对负载的大小和方向的控制;步骤4 系统负载信号反馈至计算机,根据反馈信号的大小,输出零位调整信号至信号调理模块;步骤5 零位调整信号与角位移传感器的反馈信号综合后进入控制器,实现对伺服阀的零位补偿功能。
5.根据权利要求4所述的伺服阀零位补偿方法,其特征在于所述位置传感器为霍尔传感器。
全文摘要
本发明涉及一种流体控制装置,具体涉及一种直接驱动伺服阀及其零位补偿方法。本发明直接驱动伺服阀包括驱动电机、密封圈、阀芯、壳体、控制器,所述壳体为中空结构,内部具有用于放置阀芯的空腔,该空腔上开设有若干油道,所述阀芯设置在壳体内,驱动电机的电机轴偏心接头设置在阀芯中心,密封圈设置在驱动电机上,控制器与驱动电机相连,且控制器包括具有零位补偿功能的信号调理模块,该信号调理模块与驱动电机上的位置传感器相连,构成位置闭环。本发明提出的带零位补偿的直接驱动伺服阀,通过零位调整信号与角位移传感器的反馈信号综合,实现对伺服阀的在线零位补偿,其调整方便,可以避免对伺服阀硬件的拆卸,降低成本。
文档编号F16K31/04GK102588649SQ20111045835
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者彭纲, 徐礼林, 翁应强, 胡志东, 袁琦, 黄辉 申请人:中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心


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