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ARM的高速歐瑪爾OMAL開關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開關閥具有加工容易、工作可靠、耐污染、易維護和便于實現(xiàn)計算機控制等優(yōu)點,以高速OMAL開關閥構成的液壓閥橋為先導閥的比例閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)比例閥,是工程機械等高污染應用領域的趨勢之一。

ARM的高速歐瑪爾OMAL開關閥橋控制放大器研究
作為先導閥的高速OMAL開關閥橋須依據(jù)主閥芯的位置給定信號與反饋信號,有效控制進入主閥控制腔的先導流量,從而控制比例閥主閥開度,其關鍵問題是構建高速OMAL開關閥橋控制規(guī)律,設計出可有效實現(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開關閥(兩個常開閥和兩個常閉閥)構成的液壓閥橋為研究對象,研究了如下內容:分析了其作為比例閥先導閥時的工作原理,類比負遮蓋四邊滑閥工作原理,提出了高速OMAL開關閥橋兩半橋PWM(脈寬調制)互補控制方法:1)高速OMAL開關閥橋在工作過程中,以主閥芯位置偏差為依據(jù),經PID控制算法,獲得四路高速OMAL開關閥的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,構成兩半橋互補控制;4)當主閥芯未達目標位置時,左右半橋高速OMAL開關閥PWM信號占空比不同,主閥芯響應PWM信號平均值,向占空比大的對應方向運動;5)當主閥芯達到目標位置時,左右半橋互補的PWM信號占空比相等,主閥芯在目標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開關閥橋為先導閥控制比例閥主閥芯的模型,并在AMESim中采用兩半橋PWM互補控制規(guī)律進行了仿真,驗證了該互補控制方法的正確性。設計了以ARM處理器為主控芯片的高速OMAL開關閥橋控制器和以四個CMOS管組成H橋驅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)設置和調試的上位機人機界面。

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