一种电液执行器控制系统的制作方法

本发明涉及电气控制装置，具体涉及一种电液执行器控制系统。

背景技术：

电液执行器，是一种直驱式电液伺服系统，也叫无阀伺服控制系统，通过控制交流伺服电机的转速、转向来控制液压缸的位移、速度和运动方向，从而实现大推力、高速度的运动控制。

目前智能电液执行器仅在国外有成熟产品，如美国rexa、日本koso等，近年，国内也有厂家研发类似产品，如鞍山拜尔、中德石化、艾罗公司、恒春公司，但都未形成成熟产品和成熟的技术，在性能指标上尚未超过国外产品的实际指标。

目前美国rexa公司的电液执行器产品代表着世界的先进水平，但在国内销售的rexa主流产品中，其控制系统的技术水平相对落后，大量使用上世纪80-90年代的电子元器件和电路技术，产品精度在常温下基本为0.15％左右，且不能做到全温区控制精度满足0.15％，线性度在0.05％左右，重复精度在0.10％左右，并且只能在-20℃～+50℃的环境下运行，若超过该温度运行，产品会自动锁定，不能正常工作。而国内目前可见的电液执行器控制系统常温下控制精度基本在0.2％左右，也不能做到全温区控制精度满足0.2％以内，工作温度区间也较小，不能达到工业宽温标准。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电液执行器控制系统，用以解决现有技术中的电液执行器控制系统的控制精度不高，温度适用范围不广等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种电液执行器控制系统，用于生成执行量控制动作系统，所述的控制系统包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及驱动模块；

所述的电源模块用于将电网接入的交流电转换为稳定的交流电，再将稳定的交流电转换为多种电压等级的直流电，将所述的稳定的交流电供给所述的驱动模块，将所述的直流电供给所述的驱动模块、信号采集模块以及信号处理模块；

所述的信号采集模块用于高精度地采集通讯系统中的控制信号以及动作系统中的反馈信号，获得数字量形式的控制信号以及反馈信号；

所述的信号处理模块，用于根据所述的数字量形式的控制信号以及反馈信号，利用闭环控制方法获得控制量；

所述的驱动模块用于将所述的控制量转换为执行量；

所述的电源模块包括依次连接的交流电源输入子模块、交直流转换子模块以及直流滤波子模块；

所述的交流电源输入子模块用于将电网接入的交流电进行稳压后再滤波，获得稳定的交流电，供给所述的驱动模块；

所述的交直流转换子模块用于将所述的稳定的交流电进行降压、整流再滤波，获得直流电，供给所述的驱动模块；

所述的直流滤波子模块用于将所述的直流电进行直流滤波后再进行多路隔离，获得多种电压等级的直流电，供给所述的信号采集模块以及信号处理模块。

进一步地，所述的交流电源输入子模块包括依次连接的熔断器、浪涌抑制器以及交流滤波器，电网接入的交流电输入熔断器后再输入浪涌抑制器，获得稳压后的交流电，所述稳压后的交流电输入所述的交流滤波器进行滤波，获得稳定的交流电；

所述的交直流转换子模块包括线性电源以及直流滤波器，所述稳定的交流电输入线性电源后进行降压后再整流获得中间直流电，所述的中间直流电输入直流滤波器后进行滤波，获得直流电；

所述的直流滤波子模块包括直流滤波器以及多个直流稳压隔离电路，所述的直流电输入直流滤波器后，获得滤波后的直流电，所述滤波后的直流电输入多个直流稳压隔离电路后，获得多种电压等级的直流电；

所述的直流稳压隔离电路包括直流-直流降压子模块以及电压调整器，所述滤波后的直流电输入直流-直流降压子模块后，获得降压后的直流电，所述降压后的直流电输入电压调整器后，获得需要的电压等级的直流电。

进一步地，所述的信号采集模块包括多个传感器、多个模拟量采集电路以及模拟量-数字量转换电路；

所述的传感器用于采集动作系统中的反馈信号；

所述的模拟量采集电路用于从通讯系统中的控制信号以及所述传感器中的反馈信号中高精度地采集模拟量形式的反馈信号；

所述的模拟量-数字量转换电路用于将所述的模拟量形式的控制信号以及反馈信号转换为数字量形式的控制信号以及反馈信号。

进一步地，所述的模拟量采集电路包括依次连接的隔离放大子电路以及二阶滤波子电路；

所述的隔离放大子电路用于对通讯系统中的控制信号以及传感器中的反馈信号进行干扰信号的抑制后再进行隔离与放大，获得中间模拟量形式的控制信号以及反馈信号；

所述的二阶滤波子电路用于对中间模拟量形式的控制信号以及反馈信号进行两次低通滤波，获得模拟量形式的控制信号以及反馈信号。

进一步地，控制信号以及反馈信号进入所述的隔离放大子电路时，首先通过信号输入正极以及信号输入负极后，通过并联在输入正极以及信号输入负极上的第一电容进行控制信号以及反馈信号的隔离后，获得隔离后的控制信号以及反馈信号，将隔离后的控制信号以及反馈信号通过隔离放大器的信号输入端输入至隔离放大器中进行放大，获得放大后的控制信号以及反馈信号；

将所述放大后的控制信号以及反馈信号输入至所述的二阶滤波子电路时，首先通过串联的第三电阻以及第四电阻以及所述的第一放大器的第一信号输入正端进入第一放大器，并且通过并联在第一放大器上的第七电容中进行第一次低通滤波，获得第一次低通滤波后的控制信号以及反馈信号；将第一次低通滤波后的控制信号以及反馈信号通过串联的第五电阻以及第六电阻与所述的第二放大器的第二信号输入正端输入第二放大器的内部，并且通过并联在第二放大器上的第八电容以及第九电容进行第二次低通滤波，获得模拟量形式的控制信号以及反馈信号。

进一步地，所述的动作系统包括依次连接的伺服电机以及执行机构；

所述的伺服电机用于根据所述的执行量进行转动，所述的执行量包括伺服电机的转速以及转向；

所述的执行机构用于根据伺服电机的转动进行动作。

本发明与现有技术相比具有以下技术效果：

1、本发明提供的电液执行器控制系统中的二次分布式电源模块，交流侧采用熔断器进行过流保护，浪涌抑制器实现防雷和浪涌保护，交流滤波器实现交流侧滤波功能，再通过线性电源电路实现ac-dc变换，将直流电源输入直流滤波器实现滤波和信号稳定功能，采用dc-dc和电压调整器变换为多路直流电源，实现应用于复杂工况的电源系统，给电液执行器控制系统提供了稳定的工作电源；

2、本发明提供的电液执行器控制系统中的模拟量采集电路，能够兼容4～20ma、0～20ma、4～24ma、0～5v的不同信号模式，能够实现低通滤波调节，对周期性交流干扰信号有有效的抑制功能，能够实现信号的隔离与放大，整个采集电路传输误差不超过满量程的0.01％，实现了多元化模拟信号的高精度采集功能；

3、本发明提供的电液执行器控制系统中模拟量-数字量转换模块具备16位高精度输出，具备抗反向电压和反向电流的能力，具有tvs管和电涌保护器以确保电路不受外部冲击影响，保证了电路的工作稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的电液执行器控制系统总体结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中提供的电源模块与其他模块连接示意图；

图3为本发明的一个实施例中提供的模拟量采集电路结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中利用本发明提供的电液执行器控制系统在常温下定位精度曲线；

图5为本发明的一个实施例中利用本发明提供的电液执行器控制系统在高低温下定位精度曲线。

图中标号代表：1-第一信号输出端，2-第一信号输入负端，3-第一信号输入正端，4-第三接地端，5-第二信号输入正端，6-第二信号输入负端，7-第二信号输出端，8-第二接地端，9-第二电源输入正极，10-第二电源输入负极，11-第一电源输入正极，12-第一电源输入负极，13-第三信号输出端，14-电源接入端，15-信号输入端，16-第一接地端，(xh+)-信号输入正极，(xh-)-信号输入负极，c46-第一电容，c142-第二电容，c143-第三电容，c144-第四电容，c145-第五电容，c48-第六电容，c47-第七电容，c50-第八电容，c51-第九电容，c146-第十电容，r25-第一电阻，r33-第二电阻，r26-第三电阻，r27-第四电阻，r28-第五电阻，r29-第六电阻，r30-第七电阻，r31-第八电阻，r32-第九电阻，j1-二位跳线，u6-隔离放大器，u7a-第一放大器，u7b-第二放大器，agnd-地。

具体实施方式

电液执行器：用于根据现场控制主机发送的控制信号进行动作，包括依次连接的通讯系统、控制系统以及动作系统，通讯系统用于接收控制主机的控制信号，控制系统用于采集通讯系统的控制信号以及动作系统的反馈信号，并且根据控制信号以及反馈信号产生控制量，再转换成执行量，动作系统根据执行量进行动作。

电压等级：电力系统及电力设备的额定电压级别系列，其中直流电压等级按照平常供电的电气设备需要的电压，可以分为±15v、

±12v、±5v以及±3.3v等。

现场控制主机：在工厂或操作现场用于发送控制信号的处理装置，一般为可编程逻辑控制器(plc),通过输出模拟量控制各种类型的执行器进行动作。

通讯系统：与现场控制主机连接用于传递控制信号的系统，一般为现场工业总线，以实现智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递。

控制系统：通过控制系统可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量，控制系统分为开环控制系统以及闭环控制系统，闭环控制系统是指利用闭环控制方法控制的系统。

动作系统：是直接执行动作的系统，一般包括电机以及执行机构。

伺服电机：伺服电机(servomotor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

执行机构：接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内，在本发明中执行机构为齿轮泵液压缸，齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵，齿轮泵的转动传导给液压缸进行位移动作。

驱动模块：一般是电机驱动器，在本发明中是指伺服电机驱动器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，伺服电机驱动器的电源输入需要直流电源以及交流电源。

闭环控制方法：闭环控制是指被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式，是在测量出实际控制量与计划控制量发生偏差时，按定额或标准来纠正，闭环控制常见有负反馈控制，根据实际控制量与计划控制量之间的差值进行控制，例如调节水龙头：首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制。

pid闭环控制方法：pid是比例(proportion)，积分(integral)，微分(differentialcoefficient)的缩写，分别代表了三种控制算法，根据pid控制器的三个参数调节控制方法的输出，在整定pid控制器参数(比例参数kp、积分参数ki以及微分参数kd)时，可以根据控制器的参数与系统动态性能和稳态性能之间的定性关系，用实验的方法来调节控制器的参数。

熔断器：熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。

浪涌抑制器：也称为浪涌电压抑制器(surgesuppressor)，也叫浪涌保护器、防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

交流滤波电路：用于对交流电路中的干扰进行滤除，可以是电容滤波电路，利用电容两端的电压在电路状态改变时不能跃变的特性进行滤波，还可以是rc滤波电路。

线性电源：线性电源(linearpowersupply)是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压的电气产品。

以下是发明人给出的具体实施例，用于对本发明的技术方案作出进一步地的解释。

实施例一

在本实施例中公开了一种电液执行器控制系统，用于根据通讯系统的控制信号生成执行量控制动作系统，所述的控制系统包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及驱动模块；

电液执行器用于根据现场控制主机，一般为plc主机，发出的控制信号执行动作，一般来说执行动作为液压缸的动作，也就是说本实施例中，plc现场控制主机将控制信号发送给电液执行器，一般来说控制信号为液压缸的位移量，将控制位移量发送给电液执行器，电液执行器根据这个控制位移量进行动作，因此电液执行器需要包括通讯系统、控制系统和执行系统，其中通讯系统用于和plc主机通讯，通讯系统获得plc主机发来的控制位移量，通讯系统一般为现场工业总线，可以是profibus总线、can总线等。控制系统用于对控制位移量进行处理，将控制位移量转换为执行系统可以识别的执行量，执行系统用于实现最终的液压缸动作，但是现有的电液执行器的控制精度不高，造成控制精度不高的原因有：电液执行器中干扰过大造成信号采集不准确，信号采集的精度不够，信号处理的精度不够等，其中电液执行器中的干扰有很大一部分来自于电源的干扰。

如图1所示，在本实施例中公开了一种电液执行器控制系统，通过对其中控制系统进行了改进，使得控制系统具有较强的抗干扰能力，提高信号采集及处理的精度，本实施例中的电液执行器控制系统包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及驱动模块。

其中，如图2所示，电源模块为二次电源，将稳定的交流电供给所述的驱动模块，将直流电供给所述的驱动模块，将所述的多种电压等级的直流电供给信号采集模块以及信号处理模块；

在本实施例中公开了一种电源模块，用于将电网接入的交流电转换为稳定的交流电，再将稳定的交流电转换为多种电压等级的直流电。

电气系统中往往会存在电源种类较多，不同电源与内部电路的隔离要求较高，那么就需要电源模块能够提供多种输出，以满足工业现场应用的需求，与现有技术中的电源模块不同的是，本实施例中的电源模块能够输出多种电压等级的直流电以及稳定的交流电，可以应用于复杂工况的电源系统，而不是只能输出一种电压等级的直流电，在本实施例中，对电源模块进行了改进，控制系统所需直流电源种类达到10种。

所述的电源模块包括依次连接的交流电源输入子模块、交直流转换子模块以及直流滤波子模块；

所述的交流电源输入子模块用于将电网接入的交流电进行稳压后再滤波，获得稳定的交流电，供给所述的驱动模块；

所述的交直流转换子模块用于将所述的稳定的交流电进行降压、整流以及滤波，获得直流电；

所述的直流滤波子模块用于将所述的直流电进行直流滤波后再进行多路隔离，获得多种电压等级的直流电。

在本实施例中从电网输入的电源为ac220v，进行稳压后再滤波，获得稳定的ac220v交流电；稳定的ac220v交流电可以向电机、电机驱动器等需要交流电的电气设备供电。

将稳定的ac220v交流电利用交直流转换子模块进行降压后，获得24v交流电，再将24v交流电整流为24v直流电；24v直流电可以向电机驱动器等一些需要较大电流的直流电气设备供电。

24v直流电利用直流滤波子模块进行直流滤波后，获得稳定的24v直流电，再将24v直流电进行多路隔离，可以获得5v直流电、+12v直流电、-12v直流电、+15v直流电或者-15v直流电等，其中5v直流电可以为微型控制芯片供电，12v可以向mcu等小型模块供电，15v可以向传感器、信号采集电路等模块供电。

具体地，电源模块包括依次连接的交流电源输入子模块、交直流转换子模块以及直流滤波子模块；

所述的交流电源输入子模块包括依次连接的熔断器、浪涌抑制器以及交流滤波器，电网接入的交流电输入熔断器后再输入浪涌抑制器，获得稳压后的交流电，所述稳压后的交流电输入所述的交流滤波器进行滤波，获得稳定的交流电；

所述的交直流转换子模块包括线性电源以及直流滤波器，所述稳定的交流电输入线性电源后进行降压后再整流获得中间直流电，所述的中间直流电输入直流滤波器后进行滤波，获得直流电；

所述的直流滤波子模块包括直流滤波器以及多个直流稳压隔离电路，所述的直流电输入直流滤波器后，获得滤波后的直流电，所述滤波后的直流电输入多个直流稳压隔离电路后，获得多种电压等级的直流电；

所述的直流稳压隔离电路包括直流-直流降压子模块以及电压调整器，所述滤波后的直流电输入直流-直流降压子模块后，获得降压后的直流电，所述降压后的直流电输入电压调整器后，获得需要的电压等级的直流电。

电源模块作为整个电液执行器控制系统中干扰量来源最多的模块，必须具有较强的抗干扰能力，在本实施例中的电源模块必须具备交流滤波处理、直流滤波处理、浪涌抑制、多路隔离直流输出、电源间隔离、直流纹波处理、抗静电放电、抗射频磁场、抗工频磁场、抗浪涌冲击、抗电压波动的功能。

在本实施例中，如图2所示，输入进电液执行器控制系统的电源为交流220v电源，因此首先设置了交流电源输入子模块，在交流220v侧采用熔断器进行过流保护，采用浪涌抑制器实现防雷和浪涌保护，之后采用交流滤波器实现交流侧滤波功能，主要针对电磁兼容性电源侧对电源波动及干扰信号的要求选择交流滤波器，经过交流电源输入子模块处理后，获得了稳定的220v交流电源，该稳定的220v交流电源用于为驱动模块提供220v交流电源；

接着，设置了直流滤波子模块，在该子模块中通过线性电源电路实现交流-直流(ac-dc)变换，将交流220v电源信号转换为直流24v电源信号，同时线性电源较开关电源有更低的纹波和更稳定的信号输出性能。将直流电源输入直流滤波器实现滤波和信号稳定功能，这里的直流滤波器主要完成了信号纹波的降低、瞬态脉冲信号的抑制、直流供电的稳定等功能，可以将该直流24v电源信号接入至电机驱动器中，为电机驱动器提供直流电源。

最后，由于在电气控制中的电源众多，每种电源的要求均不同，例如信号处理模块要求供电为12v，信号采集模块要求供电为15v，因此设置了直流滤波子模块，将直流24v电源信号隔离成多路直流输出电源，例如直流12v或者直流15v等。

在直流滤波子模块中，还包括了直流-直流降压子模块以及电压调整器，其中直流-直流降压子模块用于将直流24v电源降为各个模块所需的电压等级，电压调整器用于将降压后的电压进行稳压处理，其中直流-直流降压子模块的输出直接与信号处理模块、信号采集模块连接，电压调整器的输出与控制参数输入模块连接。

在本实施例中的电源模块形成了分布式电源模块，这样的设计具有较强的交流侧电源兼容性能，能够承受电压短暂中断和波动，具有稳定的多路直流电源输出能力，较低的直流电源纹波，在电气控制系统中对交流侧干扰的隔绝程度较高，最终实现应用于复杂工况的电源系统，为电液执行器控制系统提供了稳定的工作电源。

在本实施例中，如图2所示，将稳定的220v交流电供给驱动模块，将24v直流电供给驱动模块，将+15v直流电以及-15v直流电供给信号采集模块，将+12v直流电、-12v直流电、+5v直流电以及-5v直流电供给信号处理模块。

其中，信号采集模块用于高精度地采集电液执行器中通讯系统中的控制信号以及动作系统中的反馈信号，获得数字量形式的控制信号以及反馈信号；

在本实施例中，信号采集模块与动作系统、通讯系统以及信号处理模块连接，用于采集通讯系统中的控制信号以及动作系统中的反馈信号，获得数字量形式的控制信号以及反馈信号，并将数字量形式的控制信号以及反馈信号发送给信号处理模块；

信号采集模块主要用于采集两个信号，一个是控制主机发来的在通讯系统中的控制信号，还有一个是动作系统中的反馈信号，在本实施例中，控制信号为控制位移量，反馈信号为反馈位移量，这两个位移量在采集时都是模拟量信号，而信号处理模块中只能处理数字量，因此信号采集模块具有两个功能，一是采集模拟量的信号，二是将模拟量的信号转换为数字量信号。

另外，信号采集模块在采集通讯系统中的模拟量的控制信号时，是通过模拟量采集电路直接采集，而在采集动作系统中的模拟量的反馈信号时，需要通过传感器进行采集。而在采集这些模拟量的反馈信号时，需对控制信号以及反馈实现高精度的采集，从控制系统硬件上保证信号采集精度，同时对控制信号以及反馈信号进行一定的滤波和处理，高精度信号采集是高精度控制效果的基础。

可选地，所述的信号采集模块包括多个传感器、多个模拟量采集电路以及模拟量-数字量转换电路；

所述的传感器用于采集动作系统中的反馈信号；

所述的模拟量采集电路用于从通讯系统中的控制信号以及所述传感器中的反馈信号中高精度地采集模拟量形式的反馈信号；

所述的模拟量-数字量转换电路用于将所述的模拟量形式的控制信号以及反馈信号转换为数字量形式的控制信号以及反馈信号。

在本实施例中，信号采集模块包括多个传感器、多个模拟量采集电路以及模拟量-数字量转换电路，传感器与动作系统连接，用于采集动作系统中的反馈信号，并将反馈信号发送给模拟量采集电路，模拟量采集电路与通讯系统连接，用于采集通讯系统中模拟量形式的控制信号，还用于采集所述传感器中模拟量形式的反馈信号，模拟量采集电路还与模拟量-数字量转换电路连接，用于将模拟量形式的控制信号以及反馈信号发送给模拟量-数字量转换电路；

模拟量-数字量转换电路与信号处理模块连接，用于将模拟量形式的控制信号以及反馈信号转换为数字量形式的控制信号以及反馈信号后，再发送给信号处理模块。

在本实施例中，利用传感器采集动作系统中的反馈位移量，采集时将反馈位移量转换为电信号，模拟量采集电路再从该电信号的反馈位移量中采集模拟量的反馈位移量，再将该模拟量的反馈位移量发送给模拟量-数字量转换电路中进行转换，获得数字量的反馈位移量后发送给信号处理模块。

在本实施例中，传感器为位移传感器，用于采集反馈位移量，位移传感器输出信号为25bit数字量(ssi)，该信号具有抗干扰能力强、无噪声积累，便于进行数据处理等优点。

在采集通讯系统中的控制位移量时，直接采用模拟量采集电路采集模拟量的控制位移量，再将该模拟量的控制位移量进行转换，获得数字量的控制位移量，将数字量的控制位移量发送给信号处理模块。

在本实施例中，模拟量采集电路首先需要保证控制信号以及采集信号的精度，为保证精度需要在模拟量采集电路上设置多个滤波电路以实现低通滤波调节，对干扰信号进行抑制，使信号更佳稳定。

可选地，所述的模拟量采集电路包括依次连接的隔离放大子电路以及二阶滤波子电路；

所述的隔离放大子电路用于对通讯系统中的控制信号以及传感器中的反馈信号进行干扰信号的抑制后再进行隔离与放大，获得中间模拟量形式的控制信号以及反馈信号；

所述的二阶滤波子电路用于对中间模拟量形式的控制信号以及反馈信号进行两次低通滤波，获得模拟量形式的控制信号以及反馈信号。

其中隔离放大子电路中前后信号地线间跨接电容器，利用电容的隔直导交的特性实现了对周期性交流干扰信号的抑制功能，通过隔离放大器实现信号的隔离与放大。通过二阶滤波电路实现了两次低通滤波，并实现了滤波频率可调节。

可选地，控制信号以及反馈信号进入所述的隔离放大子电路时，首先通过信号输入正极xh+以及信号输入负极xh-后，通过并联在输入正极xh+以及信号输入负极xh-上的二位跳线j1以及第二电阻r33以及第一电容c46进行控制信号以及反馈信号的隔离后，获得隔离后的控制信号以及反馈信号，将隔离后的控制信号以及反馈信号通过隔离放大器u6的信号输入端15输入至隔离放大器u6中进行放大，获得放大后的控制信号以及反馈信号；

将所述的放大后的控制信号以及反馈信号输入至所述的二阶滤波子电路时，首先通过串联的第三电阻r26以及第四电阻r27以及所述的第一放大器u7a的第一信号输入正端3进入第一放大器u7a，并且通过并联在第一放大器u7a上的第七电容c47中进行第一次低通滤波，获得第一次低通滤波后的控制信号以及反馈信号；将第一次低通滤波后的控制信号以及反馈信号通过串联的第五电阻r28以及第六电阻r29与所述的第二放大器u7b的第二信号输入正端5输入第二放大器u7b的内部，并且通过并联在第二放大器u7b上的第八电容c50以及第九电容c51进行第二次低通滤波，获得模拟量形式的控制信号以及反馈信号。

在本实施例中，如图3所示，模拟量采集电路包括依次连接的隔离放大子电路以及二阶滤波子电路，隔离放大子电路包括信号输入正极xh+以及信号输入负极xh-，信号输入正极xh+通过第一电阻r25与隔离放大器u6的信号输入端15连接，信号输入负极xh-与隔离放大器u6的第一接地端16连接，在信号输入正极xh+以及信号输入负极xh-之间依次并联有二位跳线j1以及第二电阻r33，在信号输入正极xh+以及信号输入负极xh-之间还并联有第一电容c46，在隔离放大器u6的第一电源输入正极11以及第一电源输入负极12均连接有直流滤波子模块，隔离放大器u6的第一电源输入正极11还通过第二电容c142与隔离放大器u6的第一接地端16连接，第一接地端16还通过第三电容c143与第一电源输入负极12连接；在隔离放大器u6的第二电源输入正极9以及第二电源输入负极10均连接有直流滤波子模块，第二电源输入正极9通过第四电容c144与隔离放大器u6的第二接地端8连接，第二接地端8还通过第五电容c145与第二电源输入负极10连接；

二阶滤波子电路包括第一放大器u7a以及第二放大器u7b，第一放大器u7a的第一信号输入正端3通过串联的第三电阻r26以及第四电阻r27与隔离放大器u6的第三信号输出端13连接，第一放大器u7a的第一信号输入正端3通过第六电容c48与地agnd连接，第一放大器u7a的第一信号输入负端2通过第七电容c47与第四电阻r27连接，第一放大器u7a的第一信号输入负端2还与第一放大器u7a的第一信号输出端1连接，第一放大器u7a的第三接地端4接地agnd，第一放大器u7a的电源接入端14与直流滤波子模块连接，第一放大器u7a的电源接入端14还通过第十电容c146接地agnd，第一放大器u7a的第一信号输出端1通过依次串联的第五电阻r28以及第六电阻r29与第二放大器u7b的第二信号输入正端5连接，第五电阻r28还通过第七电阻r30与第二放大器u7b的第二信号输出端7连接，第六电阻r29还通过第八电容c50接地，第二放大器u7b的第二信号输入负端6通过并联的第九电容c51以及第八电阻r31与第七电阻r30连接，第七电阻r30还通过第九电阻r32接地agnd，第二放大器u7b第二信号输出端7通过第七电阻r30与模拟量-数字量转换电路连接。

在本实施例中，如图3所示，在所述的隔离放大器u6的第一电源输入正极11、第二电源输入正极9、第一电源输入负极12以及第二电源输入负极10与所述的直流滤波子模块连接时，在所述的隔离放大器u6的第一电源输入正极11以及第二电源输入正极9接入有+15v直流电源，第一电源输入负极12以及第二电源输入负极10连接有-15v直流电源。

在第一放大器u7a的电源接入端14与直流滤波子模块连接时，电源接入端14接有+5v直流电源。

在本实施例中，模拟量采集电路包括依次连接的隔离放大子电路以及二阶滤波子电路，通过输入端口并接第二电阻r33和二位跳线j1的方式实现了4～20ma、0～20ma、4～24ma、0～5v不同信号采集功能，实验测得模拟量采集电路传输误差不超过满量程的0.01％。

另外，在模拟量-数字量转换电路也需要高精度的处理，因此在本实施例中模拟量-数字量转换电路包括16位高精度da输出芯片，提供实测精度在0.02％以上的模拟量输出信号，da输出芯片与双稳压管连接，确保输出电压被限幅在安全范围内，保证了对外输出的安全性，da输出芯片还与二极管防反电路连接，使得输出信号具备抗反向电压和反向电流的能力，由于外部信号的波动和冲击也会对控制系统电路造成影响，同时又损坏模拟量输出芯片的可能，在模拟量-数字量转换电路中还包括tvs管和电涌保护器，确保内部控制电路的安全。

所述的信号处理模块，用于根据所述的数字量形式的控制信号以及反馈信号，利用闭环控制方法获得控制量；

在本实施例中，信号处理模块与驱动模块连接，用于根据控制信号以及反馈信号，利用闭环控制方法获得控制量，并将控制量发送给驱动模块，其中闭环控制方法可以是pid控制方法，将位移传感器采集到的位移量作为反馈位移量，将pld发来的控制信号作为控制位移量，输入至闭环控制方法中，得到输出的控制量，该输出控制量为执行机构的位移量。

信号处理模块用于运行整个控制方法，比较控制信号以及反馈信号，根据控制信号以及反馈信号的差值调整控制量，信号处理模块可以是微处理器、dsp等设备。

控制系统还包括控制参数输入模块，控制参数输入模块与信号处理模块连接，用于向信号处理模块中输出所述闭环控制方法的控制参数。

控制参数输入模块还与电源模块连接，电源模块向控制参数输入子模块提供+12v直流电以及-12v直流电，控制参数输入模块包括显示屏和键盘，其中键盘用于与输入参数，显示屏用于查看参数是否输入正确。

所述的驱动模块用于将所述的控制量转换为执行量。

在本实施例中，驱动模块与动作系统连接，用于将控制量转换为执行量驱动动作系统动作；驱动模块一般是指伺服电机驱动器，伺服驱动器的报警信号也接入控制系统电路中，而驱动器的报警信号未在其内部实现较好的隔离，信号地线上也叠加了大量开关噪声干扰信号，会影响控制系统的正常运行。在本实施例中伺服驱动器的报警信号上增加了光mos隔离电路，解决了该信号的干扰问题。同时在伺服驱动器给定信号上增加阻容滤波和防反电路，有效隔绝了伺服驱动器内部电路对控制系统电路的干扰影响，达到了系统稳定的目的。

在本实施例中，伺服电机驱动器与伺服电机连接，用于为伺服电机提供执行量，该执行量包括伺服电机的转速和转向；伺服电机收到执行量后开始转动，由于伺服电机和执行机构连接在一起，当伺服电机转动的时候，带动执行机构进行动作。

在本实施例中，执行机构为齿轮泵液压缸，即由齿轮泵带动的液压缸，齿轮泵随着伺服电机的转动进行转动，从而带动液压缸进行位移的调整。

在本实施例中提供的控制系统的防爆机箱必须在体积上做到最小，要利用较小的安装板面积以实现紧凑并合理的布局。在控制系统中将交流电部件分布在控制箱的左侧，将直流电部件分布在控制箱的右侧，实现交直流分离，然后对关键的信号线采用双绞屏蔽导线，包括模拟量控制信号、伺服电机旋变采集信号、位移传感器采集信号等。对重要对外接口信号采用双点双线，包括阀位给定信号和位置反馈信号等。将接线端子排布置在机箱下方，以获得最大的操作空间，使较为频繁的接线操作具有更多的空间，更便于人员操作。由于伺服驱动器是大功率部件，其工作过程中会大量散热，为了避免其热量影响控制系统电路，因此将伺服驱动器布置于机箱的最上方，使其功率器件散热的冷板能够与机箱内壁实现贴壁散热，在伺服驱动器和机箱壁之间采用柔性绝缘导热垫chtl进行热传递，将伺服驱动器产生的热量直接传到只整个防爆机箱箱体上，产生最大的散热面积和热传递效应，有效的解决了伺服驱动器功率器件的散热问题，使伺服驱动器的工作温度提升了20℃，使电液执行器控制系统工作温度达到-40℃～+80℃的关键所在。

在控制系统电路印制板的设计上采用分层布局的方式，将电路分为三层，下层为电源电路，中层为接口电路，上层为处理机最小系统，而显示屏安装在处理机最小系统电路板上，这样使显示屏能够处于机箱左右的中轴线上，而内部操作按键在中层接口电路上，处理机最小系统电路板减小面积，让出接口电路上的按键，使按键与显示屏实现左右错位和高低错位，符合人机工学原理，便于操作人员进行操作。

实施例二

在本实施例中，对本发明提供的一种电液执行器控制系统进行精度试验，试验分为常温试验以及高、低温试验。

将本发明提供的电液执行器控制系统与现有的电液执行器控制系统的pid控制方法结合，常温试验过程为：

第一步：设备上电，设置输出力；电液执行器控制系统上电，操作键盘进行控制参数设置，包括控制精度；

第二步：设置电机最小转速，电机最大高速(不能超出额定转速)；设置系统位置及信号等参数；

第三步：用标准信号源模拟dcs设定目标位置，控制器响应该信号并调节执行器到达相应位置，记录该位置；

第四步：在不同载荷下，信号源设定值从4ma开始，以2ma间隔向上增加到20ma，再以2ma间隔向下减小到4ma进行试验。

根据上述试验步骤，在不同负载工况(空载、20000n、45000n、-2000n、-45000n)下进行定位精度试验，试验结果如图4所示。

结论：负载在-45000n到45000n之间变化时，常温下系统定位精度小于额定行程的±0.07％。

高、低温试验：将该控制系统放入高低温试验箱，进行高低温环境下定位精度试验，步骤与常温下试验步骤相同，试验结果如图5所示。

结论：系统空载状态，-20℃和50℃环境下，系统定位精度小于额定行程的±0.15％。