專利名稱：具有使能保護控制功能的電液伺服閥閥控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有使能保護控制功能的電液伺服閥閥控器。
背景技術(shù)：
三級伺服閥控制器作為核心控制元件在電液伺服閥液壓伺服控制系統(tǒng)中得到了 廣泛的應(yīng)用，尤其是大流量三級伺服閥被廣泛地應(yīng)用于冶金、礦山、船舶等各個行業(yè)。但是 目前大流量三級伺服閥主要依賴于進口，主要原因在于電液伺服閥閥芯的控制部分尚不成 熟，穩(wěn)定性和安全性方面有待于提高。三級電液伺服閥控制器(ZL 2009 I 0071332. 8)中 對控制器的組成和原理進行了介紹，解決了控制器閉環(huán)控制的穩(wěn)定性問題。但是當由于外 界原因或伺服閥本身的故障需要伺服閥解除閉環(huán)控制時，原有的三級電液伺服閥控制器難 以實現(xiàn)使能控制和保護控制功能，伺服閥控制器的輸出信號不受控。故障時伺服閥控制器 輸出不確定性也給系統(tǒng)帶來危險。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在現(xiàn)有三級電液伺服閥控制器的基礎(chǔ)上增加了具有電氣保護功能的使 能/保護模塊，在不影響三級伺服閥控制器性能的基礎(chǔ)上，通過使能端和保護端的控制，實 現(xiàn)伺服閥正常輸出信號與安全保護信號切換。
本發(fā)明為達到上述目的所采用的技術(shù)如下一種具有使能保護控制功能的電液伺 服閥閥控器，在三級電液伺服閥控制器的使能控制端上安裝有電氣使能控制器，在其保護 端上安裝有電氣保護控制器，電氣使能控制包括電壓跟隨器、保護信號反相器、限幅電路、 使能切換器和加法器，閥控器正常工作信號Gl經(jīng)電壓跟隨器輸出分別給限幅電路和保護 信號反相器，保護信號反相器將受電氣使能端控制的保護電壓信號G3與電壓跟隨器輸出 的信號G2相加并反相，得到信號G4輸出給使能切換器，使能切換器根據(jù)電氣使能信號控制 控制輸出信號G5為G4或是GND,加法器將限幅輸出的信號G2與使能切換器輸出的信號G5 相加得到最終的輸出信號G6，限幅電路對電壓跟隨器輸出的控制信號進行限幅，避免飽和 時出現(xiàn)控制信號不受控現(xiàn)象；當使能信號為高電平時，G5 = OV ;輸出信號G6 = G2+G5 = G2
當使能信號為低電平時，G5 = G4 = -(G3+G2)
G6 = G2+G5 = G2+G4 = G2-G3-G2 = -G3 ；
則輸出信號G6在電氣使能控制端的作用下輸出為控制信號G1或為反相的保護信 號-G3 ;實現(xiàn)電氣使能端的使能保護作用；在電氣系統(tǒng)閉環(huán)控制均工作正常的情況下，電氣 使能控制信號直接實現(xiàn)其保護作用；
電氣保護控制器包括可調(diào)電壓輸出單元和保護控制切換器，可調(diào)電壓輸出單元包 括固定電阻R21、固定電阻R22和可調(diào)電阻R23,保護電壓通過固定電阻R21和固定電阻R22限幅 后，受可調(diào)電阻R23調(diào)節(jié)輸出信號G8，信號G8連接至保護控制切換器的常閉控制端；閥控器 正常工作信號G7連接至保護控制切換器的常開控制端；當保護控制切換器處于正常工作狀態(tài)時，電氣保護控制端正常供電，閥控器的正?？刂菩盘柾ㄟ^保護控制切換器的常開控制端輸出至保護輸出信號G9,使信號G9 = G7,則伺服閥正常受閥控器控制；當電氣保護控制端為低電平時，保護控制切換器切斷常開點的控制信號，將調(diào)節(jié)好的固定信號G8送出至保護控制切換器輸出端，實現(xiàn)保護功能；所述的使能切換器和保護控制切換器為芯片AQW654。
本發(fā)明采用控制信號反向疊加的方法在控制器正常工作狀態(tài)下，實現(xiàn)了控制器使能控制功能。由于使能控制器在控制閉環(huán)回路中不存在狀態(tài)切換動作，具有響應(yīng)快，對控制無擾動的特點。電氣保護控制器是當電氣控制器失效時采用的強制保護措施，具有不依賴于閉環(huán)控制器的特點，是具有最高優(yōu)先級的電氣保護控制器。


圖1具有使能控制功能的閥控器的組成原理圖2電氣使能控制原理圖3電氣保護控制器原理圖4電氣使能控制器電路拓撲圖5電氣保護控制器電路拓撲圖。
具體實施方式
實施例1
具有保護功能的伺服閥控器原理如圖1-3所示，其主要有以下幾個部分組成，依次介紹如下
1、電氣使能控制
電氣使能控制由反相器、可調(diào)保護電壓與信號切換裝置組成。當使能控制端為高電平時加法器為控制信號增加零信號，控制信號不受電氣使能端的影響。當使能信號為低電平時，控制信號經(jīng)過反相器再加上可調(diào)的保護電壓疊加至控制信號中，使無論控制信號如何變化，輸出信號均為保護信號。為了防止控制信號飽和，需要在控制回路中增加限幅回路，避免因控制信號飽和而使輸出信號不受保護的信號出現(xiàn)。
2、I/V轉(zhuǎn)換控制器
I/V轉(zhuǎn)換控制器是通過調(diào)整輸入電阻的方法來轉(zhuǎn)換輸入電流和歸一化控制電壓之間的關(guān)系。Ι/v轉(zhuǎn)換后經(jīng)過電壓跟隨器提高輸入電阻，減小后級輸入阻抗對信號的影響。
3、前饋控制器
前饋控制器為一階校正系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種具有使能保護控制功能的電液伺服閥閥控器，在三級電液伺服閥控制器的使能控制端上安裝有電氣使能控制器，在其保護端上安裝有電氣保護控制器，其特征在于電氣使能控制包括電壓跟隨器、保護信號反相器、限幅電路、使能切換器和加法器，閥控器正常工作信號Gl經(jīng)電壓跟隨器輸出分別給限幅電路和保護信號反相器，保護信號反相器將受電氣使能端控制的保護電壓信號G3與電壓跟隨器輸出的信號G2相加并反相，得到信號G4 輸出給使能切換器，使能切換器根據(jù)電氣使能信號控制控制輸出信號G5為G4或是GND，加法器將限幅輸出的信號G2與使能切換器輸出的信號G5相加得到最終的輸出信號G6，限幅電路對電壓跟隨器輸出的控制信號進行限幅，避免飽和時出現(xiàn)控制信號不受控現(xiàn)象；當使能信號為高電平時，G5 = OV ;輸出信號=G6 = G2+G5 = G2 = G1當使能信號為低電平時，G5 = G4 = -(G3+G2)G6 = G2+G5 = G2+G4 = G2-G3-G2 = -G3 ；則輸出信號G6在電氣使能控制端的作用下輸出為控制信號G1或為反相的保護信號-G3 ;實現(xiàn)電氣使能端的使能保護作用；在電氣系統(tǒng)閉環(huán)控制均工作正常的情況下，電氣使能控制信號直接實現(xiàn)其保護作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有使能保護控制功能的電液伺服閥閥控器，其特征在于所述的電氣保護控制器包括可調(diào)電壓輸出單元和保護控制切換器，可調(diào)電壓輸出單元包括固定電阻R21、固定電阻R22和可調(diào)電阻R23,保護電壓通過固定電阻R21和固定電阻R22 限幅后，受可調(diào)電阻R23調(diào)節(jié)輸出信號G8，信號G8連接至保護控制切換器的常閉控制端；閥控器正常工作信號G7連接至保護控制切換器的常開控制端；當保護控制切換器處于正常工作狀態(tài)時，電氣保護控制端正常供電，閥控器的正?？刂菩盘柾ㄟ^保護控制切換器的常開控制端輸出至保護輸出信號G9，使信號G9 = G7，則伺服閥正常受閥控器控制；當電氣保護控制端為低電平時，保護控制切換器切斷常開點的控制信號，將調(diào)節(jié)好的固定信號G8送出至保護控制切換器輸出端，實現(xiàn)保護功能；所述的使能切換器和保護控制切換器為芯片 AQW654。
全文摘要
一種具有使能保護控制功能的電液伺服閥閥控器，在三級電液伺服閥控制器的使能控制端上安裝有電氣使能控制器，在其保護端上安裝有電氣保護控制器，通過使能端和保護端的控制，實現(xiàn)伺服閥正常輸出信號與安全保護信號切換。當使能信號為高電壓時，控制信號通過I/V轉(zhuǎn)換、前饋控制、比例控制器、功率放大器實現(xiàn)對伺服閥的控制。當時使能信號為低電平時，使能控制器能將控制信號強制切換，補償反相輸入信號，實現(xiàn)強制輸入信號為指定信號的功能。當安全保護信號為低電平時，強制系統(tǒng)解除閉環(huán)控制，輸出固定保護信號，實現(xiàn)伺服閥閥芯位置的保護，從而達到系統(tǒng)的安全的目的。具有響應(yīng)快，對控制無擾動的特點。
文檔編號F16K31/02GK103062472SQ20121056430
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者張輝, 葉正茂, 黃其濤, 何景峰, 佟志忠, 姜洪洲 申請人:哈爾濱工業(yè)大學