一种电磁阀智能控制系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电磁阀智能控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002]在电磁阀的研究中，安匝数和工作气隙对电磁铁的电磁力影响最大。安匝数即线圈匝数与单圈线圈中电流的乘积。在磁通量未饱和的情况下，安匝数越大，电磁力越大;工作气隙越小，电磁力越大。由于电磁阀在开启时往往是电磁铁中工作气隙最大的时候，而关闭时往往是电磁铁中工作气隙最小的时候，因此开启电流比关闭电流大。
[0003]目前液压领域的电磁阀大多采用HVM控制，即控制电路中给电磁阀输入一个高位电压，电磁阀中线圈产生电流，随着电流的增大，电磁铁产生的电磁力也随之增大，当电磁力增大至足以克服各类阻力时，电磁力驱动电磁铁做吸合运动；当高位电压撤离时，线圈中电流下降，由此产生的电磁力也随之减小，直至电磁力不足以克服回复力，此时电磁阀的阀芯在回复力的作用下做复位运动。该控制方式通过调节方波信号的频率来实现电磁阀开关的频率，通过调节方波信号的占空比来控制电磁阀在一个信号周期内的启闭时间。
[0004]然而，该控制方式在对阀的动态响应要求较高的场合存在一些不足。首先是线圈和电磁铁的电感导致阀的启闭存在一定的滞后，即电压信号输入后需要经过一定的滞后时间，阀芯才会运动，电压信号撤离也需要经过一定的时间，阀芯才会复位。在很多情况下，用户为了通过改变控制信号占空比实现对阀开启时间的控制，在阀已经开启的情况下，为了保持开启状态，电压仍然处于高位，这样就容易导致线圈中的电流持续上升。电流的持续上升，一方面会引起线圈过度发热，能量过度损耗；另一方面会导致在PWM控制信号处于低位(即高电压撤离)时，由于线圈中电流过大，需经过更长的时间电流才能降至电磁阀关闭所需的关闭电流，由此导致的关闭时间增加是不可避免的。
[0005]更值得考虑的是，电磁阀的工况往往会发生变化，进油口、控制口和出油口油压的变化会导致阀芯受力变化，这就使电磁阀开启和关闭的所需要的电磁力变化，从而使电磁阀开启和关闭所需要的电流发生变化。开启和关闭所需的电流值的变化也必定会导致滞后时间的变化，因此在常规的PWM控制方法下，阀的动态性能容易受工况的影响，无法提供稳定的，抗干扰性强的性能。
【发明内容】
[0006]为了解决上述难点，本发明提出了一种电磁阀智能控制系统。一种电磁阀智能控制系统包括控制信号发生器、高压源、稳压源、负压源、开关A、开关B、开关C、信号触发器A、信号触发器B、电流检测器、油箱、电磁阀、压力传感器A、压力传感器B、运算器、信号反置器，其中控制信号发生器分别与高压源、信号反置器相连，信号反置器控制开关B的状态，高压源与开关A的上触点相连，开关A的下触点与稳压源相连，开关A与开关B的上触点相连，开关B的下触点与开关C相连，开关C的上触点接地，下触点与负压源相连，信号触发器A控制开关A的状态，信号触发器B控制开关C的状态，电流检测器串联在开关B、电磁阀之间，电流检测器与信号触发器A，信号触发器B相连，压力传感器A用于检测电磁阀工作口油压，压力传感器B用于检测电磁阀进油口油压;运算器分别与稳压源、信号触发器A、信号触发器B、压力传感器A、压力传感器B相连。
[0007]所述控制信号为频率和占空比均可调的方波信号；
[0008]所述信号反置器用于将方波控制信号进行反置，即将高位变成低位，低位变成高位。
[0009]所述运算器用于将压力传感器A和压力传感器B的检测值进行计算，并根据计算结果输出3个数值，分别为稳压源大小、开启电流、关闭电流，其中稳压源大小赋值给信号1，开启电流和关闭电流赋值给信号2和信号3。信号2用于给信号触发器A赋设定值，信号3用于给信号触发器B赋设定值。
[0010]所述电流检测器用于检测回路中的电流，并将检测值送至信号触发器A和信号触发器B。
[0011 ]所述电磁阀为该智能控制系统的控制对象。
[0012]所述信号触发器A和信号触发器B的作用:当来自电流检测器的电流信号大于设定值开启电流时输出高电位I，低于设定值关闭电流时输出低电位0，在介于开启电流和关闭电流之间时，信号与上一输出状态保持一致。
[0013]所述压力传感器A和压力传感器B的作用:检测控制口A的油压和进油口P的油压，并将检测值送至运算器。
[0014]所述开关A、开关B和开关C的作用:初始状态为上路接通，接受到高电位(I)时，开关的下路连通;接受到低电位(O)时，开关的上路连通；
[0015]所述高压源、稳压源和负压源的作用:高压源为电压值较高的激励电压，使电磁阀在短时间内开启;稳压源提供维持电压，使电流值保持在一个略大于关闭电流的值;负压源提供一个较大的反向电压，使电流在短时间内下降至关闭电流。
[0016]本发明具有的有益效果是:
[0017]I)电磁阀进油口和工作口的压力传感器可以时时检测油压，并反馈给运算器，运算器根据该电磁阀前期测试的数据自动计算出开启电流、关闭电流和稳压源大小；
[0018]2)压力传感器和运算器配合使用，控制过程中即使电磁阀的工况发生变化，智能控制系统也能根据传感器测得的压力值进行智能地调节，使电磁阀具有对工况的自适应能力；
[0019]3)电压源切换供电的控制方式可以最大程度上降低线圈的电流，降低线圈产热，提尚节能性；
[0020]4)该智能控制系统采用高压源激励，稳压源降低电流，负压源快速卸荷的方法能够有效地降低电磁阀启闭时的滞后时间，提高动态特性。
【附图说明】
[0021]图1是本发明结构示意图。
[0022]图2是本发明的控制信号和电流曲线图。
[0023]图中:1、控制信号发生器，2-1、高压源，2-2、稳压源，2-3、负压源，3-1、开关A，3-2、开关B，3-3、开关C，4-1、信号触发器A，4-2、信号触发器B，5_1、信号A，5-2、信号B，5-3、信号C，6、电流检测器，7、油箱，8、电磁阀，9-1、压力传感器A，9-2、压力传感器B，10、运算器，11、
信号反置器。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0025]如图1所示，一种电磁阀智能控制系统包括控制信号发生器、高压源、稳压源、负压源、开关A、开关B、开关C、信号触发器A、信号触发器B、电流检测器、油箱、电磁阀、压力传感器A、压力传感器B、运算器、信号反置器，其中控制信号发生器分别与高压源、信号反置器相连，信号反置器控制开关B的状态，高压源与开关A的上触点相连，开关A的下触点与稳压源相连，开关A与开关B的上触点相连，开关B的下触点与开关C相连，开关C的上触点接地，下触点与负压源相连，信号触发器A控制开关A的状态，信号触发器B控制开关C的状态，电流检测器串联在开关B、电磁阀之间，电流检测器与信号触发器A，信号触发器B相连，压力传感器A用于检测电磁阀工作口油压，压力传感器B用于检测电磁阀进油口油压;运算器分别与稳压源、信号触发器A、信号触发器B、压力传感器A、压力传感器B相连。
[0026]该智能控制系统在使用前，先测出电磁阀的电阻R，并对控制对象电磁阀进行测试，即在不同的进油口压力(P_P)和控制口压力(P_A)下电磁阀开启时的电流1_0和电磁阀关闭时的电流I_C。(电磁阀中的电磁铁在分离时，由于气隙处于最大值，因此使电磁铁吸合所需的安匝数较大；电磁铁在吸合时，由于气隙处于最小值，因此使电磁铁释放所需的安匝数较小；由此导致电磁阀开启时的电流1_0比电磁阀关闭时的电流1_(:大)。稳压源的电压大小由信号A赋值，其值略大于电阻R与关闭电流I_c的乘积。
[0027]该智能控制器的工作机理为:根据系统使用前对电磁阀测试的数据，用软件对数据进行函数拟合，得到电磁阀开启电流(1_0)、电磁阀关闭电流(I_C)与P_P和P_A函数表达式。并将电磁阀开启电流1_0和关闭电流1_(:通过信号B写入信号触发器A，将电磁阀开启电流1_0和关闭电流1_(:通过信号C写入信号触发器B，将维持电压通过信号A写入稳压源。
[0028]信号触发器I的工作机理是当来自电流检测器的电流信号大于设定值1_0时，触发器A发出高位信号，使开关A下路接