一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统及方法

1.本发明涉及液压技术领域，尤其涉及一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统及方法。


背景技术：

2.传统电液阀控技术采用比例/伺服阀作为核心控制元件，因具有高精度和高动态优势，已被广泛应用于车辆离合压力伺服系统。随着汽车工业技术的快速发展，车辆离合压力伺服系统的可靠性和效率受到更多的关注，然而传统比例/伺服阀由于固有结构特性的限制，存在泄漏大、控制复杂、成本高以及阀芯易卡死等问题，难以满足未来发展需求。与比例/伺服阀相比，开关阀仅工作在全开或全关状态，故具有节流损失小的优势。
3.并联开关阀技术自本世纪初诞生以来，凭借高可靠和高效率的优势，已成为国内外学术界和工业界的研究热点。将并联开关阀技术应用于车辆离合压力伺服系统可以在一定程度上提高系统的可靠性，但存在以下问题：一方面，现有并联开关阀的编码技术无法兼顾控制精度和可靠性；另一方面，并联开关阀的切换易导致流量冲击，进而导致离合油缸压力脉动，使得控制精度难以提高。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统及方法，具有可靠性高、控制精度高、效率高、成本低、以及压力脉动小等优势。
5.为实现上述目的，本发明提供的离合压力系统可采用以下技术方案：
6.一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统，包括泵源、增压开关阀组、泄压开关阀组、离合油缸、油箱、压电高频阀、蓄能器、压力传感器、压力脉动控制器；所述泵源与增压开关阀组的进油口连通；所述增压开关阀组的出油口分别与所述离合油缸的进油口、所述泄压开关阀组的进油口连通；所述泄压开关阀组的出油口与所述油箱连通；所述压电高频阀的进油口与所述蓄能器的出油口连通，所述压电高频阀的出油口与所述离合油缸的压力容腔连通；所述压力传感器安装在所述离合油缸的进油口；所述压力传感器的信号输出端与所述压力脉动控制器的信号采集端口连接；所述压力脉动控制器的输出端口与所述压电高频阀的控制端口连接；
7.所述增压开关阀组由第一增压开关阀、第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀并联连接构成；所述泄压开关阀组由第一泄压开关阀、第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀并联连接构成；
8.所述第一增压开关阀与所述第一泄压开关阀的流量增益相同；所述第二增压开关阀与所述第二泄压开关阀的流量增益相同；所述第三增压开关阀与所述第三泄压开关阀的流量增益相同；所述第四增压开关阀与所述第四泄压开关阀的流量增益相同；所述第五增压开关阀与所述第五泄压开关阀的流量增益相同；
9.所述第一增压开关阀、第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀的流量增益呈斐波那契编码排列，即1:1:2:3:5；所述第一泄压开关阀、第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀的流量增益呈斐波那契编码排列，即1:1:2:3:5；所述增压开关阀组和所述泄压开关阀组的同一输出(流量)可由多种输入(开关阀组合状态)来实现，因此具有较高的冗余性和容错性。
10.另外，本发明提供的使用上述离合压力系统的工作方法可分为以下五种工况：
11.工况一：当需要快速提高离合油缸的压力时，关闭泄压开关阀组，对离合油缸的压力反馈数值进行微分，再乘以油缸容积与油液弹性模量的比值，以得到所需的控制流量；基于压差流计算方法，分别计算第一增压开关阀、第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀的输出流量，根据斐波那契编码规律，可以得到21种开关组合状态对应的输出流量矩阵；将所需控制流量分别与输出流量矩阵中的每一种流量作差，其中差值最小的组合为最优组合，进一步得到对应的斐波那契编码表，该编码表同时也是第一增压开关阀、第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀的控制信号；
12.工况二：当需要慢速提高离合油缸的压力时，同时关闭增压开关阀组中的第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀，以及泄压开关阀组中的第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀，并采用pwm信号分别驱动第一增压开关阀和第一泄压开关阀，第一泄压开关阀的pwm信号占空比为0.5，而第一增压开关阀的pwm信号占空比略大于0.5，占空比差值则是通过离合油缸压力与期望压力之差经pid调节器实时计算得到；
13.工况三：当需要维持离合油缸的压力时，同时关闭增压开关阀组和泄压开关阀组；
14.工况四：当需要慢速减小离合油缸的压力时，同时关闭增压开关阀组中的第二增压开关阀、第三增压开关阀、第四增压开关阀、第五增压开关阀，以及泄压开关阀组中的第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀，并采用pwm信号分别驱动第一增压开关阀和第一泄压开关阀，第一增压开关阀的pwm信号占空比为0.5，而第一泄压开关阀的pwm信号占空比略大于0.5，占空比差值则是通过离合油缸压力与期望压力之差经pid调节器实时计算得到；
15.工况五：当需要快速减小离合油缸的压力时，关闭增压开关阀组，对离合油缸的压力反馈数值进行微分，再乘以油缸容积与油液弹性模量的比值，以得到所需的控制流量；基于压差流计算方法，分别计算第一泄压开关阀、第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀的输出流量，根据斐波那契编码规律，可以得到21种开关组合状态对应的输出流量矩阵；将所需控制流量分别与输出流量矩阵中的每一种流量作差，其中差值最小的组合为最优组合，进一步得到对应的斐波那契编码表，该编码表同时也是第一泄压开关阀、第二泄压开关阀、第三泄压开关阀、第四泄压开关阀、第五泄压开关阀的控制信号。
16.另外，本发明提供的使用上述离合压力系统的压力脉动控制方法如下：压力传感器实时测量离合油缸的压力，并反馈至压力脉动控制器，压力脉动控制器根据压力脉动幅值的大小随动控制压电高频阀的开口，凭借压电高频阀的快速响应能力可以实现离合压力脉动的快速补偿。当压力脉动幅值较小时，压电高频阀的开口随之减小，此时蓄能器的补偿
效果较小；当压力脉动幅值较大时，压电高频阀的开口随之增大，此时蓄能器的补偿效果较大；当压力脉动幅值为0时，此时压电高频阀关闭。
17.本发明有益效果：相对于现有技术，本发明中离合压力系统主要由斐波那契编码型开关阀组、压电高频阀以及蓄能器构成，实现成本低；利用斐波那契编码的强容错性可以提高开关阀组的可靠性；借助压电高频阀和蓄能器以实现离合油缸压力脉动的主动补偿控制，有助于提高控制精度；根据离合油缸压力的变化速度，分别采用斐波那契编码信号和pwm信号驱动开关阀组，有利于提高整体使用寿命。
附图说明
18.图1为斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统原理图；
19.附图标号：1-泵源、2.1-第一增压开关阀、2.2-第二增压开关阀、2.3-第三增压开关阀、2.4-第四增压开关阀、2.5-第五增压开关阀、3.1-第一泄压开关阀、3.2-第二泄压开关阀、3.3-第三泄压开关阀、3.4-第四泄压开关阀、3.5-第五泄压开关阀、4-离合器油缸、5-油箱、6-压电高频阀、7-蓄能器、8-压力传感器、9-压力脉动控制器。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，本发明斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统包括泵源1、增压开关阀组2、泄压开关阀组3、离合油缸4、油箱5、压电高频阀6、蓄能器7、压力传感器8、压力脉动控制器9；所述泵源1与增压开关阀组2的进油口连通；所述增压开关阀组2的出油口分别与所述离合油缸4的进油口、所述泄压开关阀组3的进油口连通；所述泄压开关阀组3的出油口与所述油箱5连通；所述压电高频阀6的进油口与所述蓄能器7的出油口连通，出油口与所述离合油缸4的压力容腔连通；所述压力传感器8安装在所述离合油缸4的进油口；所述压力传感器8的信号输出端与所述压力脉动控制器9的信号采集端口连接；所述压力脉动控制器9的输出端口与所述压电高频阀6的控制端口连接；
22.所述增压开关阀2组由第一增压开关阀2.1、第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5并联连接构成；所述泄压开关阀组3由第一泄压开关阀3.1、第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开关阀3.5并联连接构成；
23.所述第一增压开关阀2.1与所述第一泄压开关阀3.1的流量增益相同；所述第二增压开关阀2.2与所述第二泄压开关阀3.2的流量增益相同；所述第三增压开关阀2.3与所述第三泄压开关阀3.3的流量增益相同；所述第四增压开关阀2.4与所述第四泄压开关阀3.4的流量增益相同；所述第五增压开关阀2.5与所述第五泄压开关阀3.5的流量增益相同；
24.所述第一增压开关阀2.1、第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5的流量增益呈斐波那契编码排列，即1:1:2:3:5；所述第一泄压开关阀3.1、第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开
关阀3.5的流量增益呈斐波那契编码排列，即1:1:2:3:5；所述增压开关阀组2和所述泄压开关阀组3的同一输出(流量)可由多种输入(开关阀组合状态)来实现，因此具有较高的冗余性和容错性。
25.一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统的工作方法可分为以下五种工况：
26.工况一：当需要快速提高离合油缸4的压力时，关闭泄压开关阀组3，对离合油缸4的压力反馈数值进行微分，再乘以油缸容积与油液弹性模量的比值，以得到所需的控制流量；基于压差流计算方法，分别计算第一增压开关阀2.1、第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5的输出流量，根据斐波那契编码规律，可以得到21种开关组合状态对应的输出流量矩阵；将所需控制流量分别与输出流量矩阵中的每一种流量作差，其中差值最小的组合为最优组合，进一步得到对应的斐波那契编码表，该编码表同时也是算第一增压开关阀2.1、第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5的控制信号；
27.工况二：当需要慢速提高离合油缸4的压力时，同时关闭增压开关阀组2中的第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5，以及泄压开关阀组3中的第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开关阀3.5，并采用pwm信号分别驱动第一增压开关阀2.1和第一泄压开关阀3.1，第一泄压开关阀3.1的pwm信号占空比为0.5，而第一增压开关阀2.1的pwm信号占空比略大于0.5，占空比差值则是通过离合油缸4的压力与期望压力之差经pid调节器实时计算得到；
28.工况三：当需要维持离合油缸4的压力时，同时关闭增压开关阀组2和泄压开关阀组3；
29.工况四：当需要慢速减小离合油缸4的压力时，同时关闭增压开关阀组2中的第二增压开关阀2.2、第三增压开关阀2.3、第四增压开关阀2.4、第五增压开关阀2.5，以及泄压开关阀组3中的第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开关阀3.5，并采用pwm信号分别驱动第一增压开关阀2.1和第一泄压开关阀3.1，第一增压开关阀2.1的pwm信号占空比为0.5，而第一泄压开关阀3.1的pwm信号占空比略大于0.5，占空比差值则是通过离合油缸4的压力与期望压力之差经pid调节器实时计算得到；
30.工况五：当需要快速减小离合油缸4的压力时，关闭增压开关阀组2，对离合油缸4的压力反馈数值进行微分，再乘以油缸容积与油液弹性模量的比值，以得到所需的控制流量；基于压差流计算方法，分别计算第一泄压开关阀3.1、第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开关阀3.5的输出流量，根据斐波那契编码规律，可以得到21种开关组合状态对应的输出流量矩阵；将所需控制流量分别与输出流量矩阵中的每一种流量作差，其中差值最小的组合为最优组合，进一步得到对应的斐波那契编码表，该编码表同时也是第一泄压开关阀3.1、第二泄压开关阀3.2、第三泄压开关阀3.3、第四泄压开关阀3.4、第五泄压开关阀3.5的控制信号。
31.一种斐波那契编码型开关阀组调控的离合压力系统的压力脉动控制方法如下：压力传感器8实时测量离合油缸4的压力，并反馈至压力脉动控制器9，压力脉动控制器9根据压力脉动幅值的大小随动控制压电高频阀6的开口，凭借压电高频阀6的快速响应能力可以实现离合压力脉动的快速补偿。当压力脉动幅值较小时，压电高频阀6的开口随之减小，此
时蓄能器7的补偿效果较小；当压力脉动幅值较大时，压电高频阀6的开口随之增大，此时蓄能器7的补偿效果较大；当压力脉动幅值为0时，此时压电高频阀6关闭。
32.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。