一种改善高速开关电磁阀比例特性的pwm控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法，其特征在于：在高速开关电磁阀作为比例控制功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率、高电平和低电平参数来改善高速开关电磁阀的比例控制功能。本发明能有效减小高速开关电磁阀的压力波动幅度，拓宽高速开关电磁阀的比例调节范围和PWM的有效控制占空比范围，改善高速开关电磁阀的比例特性。
【专利说明】
一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种高速开关电磁阀的驱动方法，具体地说是一种改善高速开关电磁 阀比例特性的PWM控制方法。
【背景技术】
[0002] 高速开关电磁阀的基本工作原理是基于外部输入脉宽调制（Pul se Width Mo du 1 a t i ο η，P丽)控制信号控制阀内的电磁铁产生或消除电磁吸力，以带动阀芯进行往返 运动的同时，使得阀口处于开或关状态，从而实现了阀口处液流的通断控制，在高频PWM控 制信号可实现类似比例阀的阀口开度比例控制功能，称之为高速开关电磁阀的比例功能特 性。
[0003 ]国产的高速开关阀在性能、品质方面受生产技艺限制，在PWM控制信号下对阀口开 度进行比例控制时，比例可控范围有限且阀口较易全开或全关，有效控制占空比范围小，一 般在30 %~55 %。
[0004] 高速开关电磁阀结构的参数主要包括线圈电阻、线圈匝数、弹簧刚度、初始工作气 隙、等，在保证高速开关阀正常开启、关闭、具有比例控制功能的前提下，线圈匝数和线圈电 阻参数主要影响有效占空比工作区间，对电磁阀比例控制范围和有效占空比范围影响很 小，改变弹簧刚度和初始工作气隙参数可在一定程度上拓宽电磁阀比例控制范围和有效控 制占空比范围，但是改善效果甚微。因而通过对这些结构参数的适当调整对高速开关电磁 阀的比例控制范围和有效控制占空比范围的拓宽效果甚微，还需要对高速开关电磁阀的设 计参数进行修改，因此，实用性不强。
[0005] 因而，目前高速开关电磁阀的比例控制功能存在比例可控范围小和有效占空比范 围较小的弊端，通过对电磁阀的结构参数调整也很难明显改善其比例特性，且成本较高，调 节过程复杂，不利于产品的推广应用。
【发明内容】
[0006] 本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种改善高速开关电磁阀比 例特性的PWM控制方法，以期能有效拓宽高速开关电磁阀的比例控制范围和有效控制占空 比范围，提高高速开关电磁阀所控制的流量和压力的比例控制范围，实现对阀口开度更精 细的调节及对流量和压力更精确的调节，从而提尚尚速开关阀的比例控制功能。
[0007] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0008] 本发明一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法的特点是:在所述高速 开关电磁阀作为比例控制功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为 比例频率f P，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的高电平为比例高电平VPH，设置所述 高速开关电磁阀的PWM控制信号的低电平为比例低电平V PL。
[0009] 本发明所述PWM控制方法的特点也在于：
[0010]所述比例频率fp为所述高速开关电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值；
[0011] 所述比例高电平VPH为所述高速开关电磁阀的额定工作电压；
[0012] 所述比例低电平VPL是通过压力比例调节试验方法确定其取值范围。
[0013] 所述压力比例调节试验方法是按如下步骤进行：
[0014] 步骤1、将所述高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验台系统，设置所述PWM控制信 号的频率为所述比例频率fP，设置所述PWM控制信号的高电平为所述比例高电平V PH，设置所 述PWM控制信号的低电平VL为0V;
[0015] 步骤2、定义占空比调节步距为Δλ、电压调节步距为Δν、所述低电平VL的调节次 数为n，并初始化Δ λ = α、Δ ν = β、η = 1;
[0016] 步骤3、以所述PWM控制信号的低电平I为0 V作为第η-1次调节的低电平;设置 P丽控制信号的占空比为0,按照占空比调节步距Δ λ逐步增大所述第n-1次调节的P丽控制 信号的占空比，并记录所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的相应压力变 化情况，当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始增大时，标记 第n-1次调节时压力开始增大时刻所对应的PWM控制信号的占空比为并继续按照占空 比调节步距Δ λ逐步增大所述第η-1次调节的Ρ丽控制信号的占空比；当所述高速开关电磁 阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，停止增大PWM控制信号的占空 比；
[0017]步骤3、以电压调节步距AV增大所述PWM控制信号的低电平作为第η次调节的低电 平时5:1，判断所述第η次调节的占空比#>是否为"0" ；若为"0"，则按照占空比调节步距Δ λ逐 步增大所述第η次调节的PWM控制信号的占空比；当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液 压试验台系统的压力开始维持不变时，停止增大ΗΜ控制信号的占空比；标记第η次调节的 PWM控制信号的低电平if}为Vmax;否则，将η+1赋值给η，并重复执行步骤3;
[0018] 步骤4、以电压调节步距Δν减小所述PWM控制信号的低电平作为第η+1次调节的低 电平,判断所述第η次调节的占空比是否为"0" ；若为"0"，则将η+1赋值给η，并重复 执行步骤4;否则，按照占空比调节步距Δ λ逐步增大所述第η+1次调节的Ρ丽控制信号的占 空比；当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，停 止增大PWM控制信号的占空比;标记第η+1次调节的PWM控制信号的低电平# +1)为V_;
[0019 ] 步骤5、设定所述比例低电平VPL的取值范围为[Vmin，V max)。
[0020]与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0021 ] 1、本发明通过调整PWM控制信号参数中的频率来改善高速开关电磁阀的比例特 性，PWM控制信号的频率采用比例频率，减小了高速开关电磁阀阀芯悬浮的振动幅度，提高 了阀口开度的比例控制精度。
[0022] 2、本发明通过调整PWM控制信号参数中的电压高电平和电压低电平来改善高速开 关电磁阀的比例特性，PWM控制信号的电压高电平采用比例高电平，电压低电平采用比例低 电平，拓宽了尚速开关电磁阀的比例控制范围和有效控制占空比范围，提尚了尚速开关电 磁阀所控制的流量和压力的比例控制范围，实现了对阀口开度更精细的调节及对流量和压 力更精确的调节，从整体上提尚了尚速开关电磁阀的比例控制功能。
[0023 ] 3、本发明通过调整PWM控制信号的参数实现了对高速开关电磁阀比例控制范围和 有效控制占空比范围的拓宽，提尚了尚速开关电磁阀的比例特性，无需改变尚速开关电磁 阀的结构设计参数，可操作性强，且适合不同类型和参数的高速开关电磁阀，适用范围广。 [0024] 4、本发明通过调整PWM控制信号参数中的频率、电压高电平和电压低电平来拓宽 高速开关电磁阀比例控制范围和有效控制占空比范围，是改善高速开关电磁阀的比例特性 的最简捷有效方法，有效避免了通过设计电磁阀的智能功率驱动电路来改善高速开关电磁 阀的比例特性，降低了高速开关电磁阀的硬件驱动电路成本，工程推广应用性更强。
【附图说明】
[0025]图1为本发明PWM控制信号图；
[0026] 图2为用于本发明的电磁阀测试试验系统结构图。
[0027] 图中标号：1液压栗;2PWM信号发生器;3电磁阀接口；4压力传感器;5计算机。
【具体实施方式】
[0028] 本实施例中，一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法，在高速开关电磁 阀作为比例控制功能使用时，设置高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率、高电平和低电平 参数来拓宽高速开关电磁阀的比例调节范围和PWM的有效控制占空比范围，减小高速开关 电磁阀的压力波动幅度，改善高速开关电磁阀的比例特性。具体的说，
[0029] 参阅图1，一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法，在高速开关电磁阀 作为比例控制功能使用时，设置高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为比例频率fp，设置 高速开关电磁阀的PWM控制信号的高电平为比例高电平Vph，设置高速开关电磁阀的PWM控制 信号的低电平为比例低电平VPL。
[0030] 高速开关电磁阀存在工作的临界频率，一般约为200HZ，当ΠΜ控制信号的频率小 于或远小于临界频率时，尚速开关电磁阀易出现周期性开启和关闭动态特性，尚速开关电 磁阀已很难在惯性作用下维持全开状态，不利于高速开关电磁阀的比例控制功能的实现， 增大驱动频率，高速开关电磁阀的比例控制范围和有效控制占空比范围变化微小，但是阀 芯震动幅度减小，有利于阀口开度的比例控制和精确调节。为保证高速开关阀阀口开度的 比例控制功能，PWM控制?目号的驱动频率应大于尚速开关电磁阀的临界频率。由于尚速开关 电磁阀都有一定的工作频率范围，具体实施中，选取PWM控制信号的比例频率fp为高速开关 电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值；
[0031] 选取PWM控制信号的比例高电平VPH为高速开关电磁阀的额定工作电压，一般为高 速开关电磁阀所在系统的标准电压，在汽车上使用的高速开关电磁阀一般为直流12V电压 驱动，工程车辆和商用车一般为直流24V电压驱动，本发明中PWM控制信号的比例高电平V PH 采用高速开关电磁阀所在系统的标准电压，无需通过升压电路产生高压，可有效降低高速 开关电磁阀硬件驱动电路的成本。
[0032] P丽控制信号的比例低电平VPL是通过压力比例调节试验方法确定其取值范围。 [0033]由于高速开关电磁阀存在线圈电感L，在线圈通电初期线圈电流不能迅速提升，且 衔铁及阀芯在初始位置，衔铁工作气隙最大，通过提高PWM控制信号的低电平电压，增大线 圈电流和电磁力，但产生的电磁力还不足以克服复位弹簧力等电磁阀的开启阻力，阀芯位 移为零，电磁阀的开度为零，但是由于预置的电磁力已部分克服复位弹簧等开启阻力，当对 高速开关电磁阀进行开启操作时，只需很小的PWM控制信号的占空比即可完成高速开关电 磁阀的开启动作，有效降低PWM控制信号的开启占空比。因而通过选取合理的PWM控制信号 低电平电压，可有效降低高速开关电磁阀的开启占空比，拓宽PWM控制信号的有效控制占空 比范围。
[0034]具体实施中，压力比例调节试验方法是按如下步骤进行：
[0035]步骤1、将高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验台系统，由于高速开关电磁阀工作 在正常工作频率范围内时，pmi控制信号的频率越大，阀芯震动的幅度越小，越利于阀口开 度的比例控制和精确调节，设置PWM控制信号的频率为比例频率f P，即高速开关电磁阀在正 常工作频率范围内的最大频率值，以提高高速开关电磁阀的比例控制精度，设置PWM控制信 号的高电平为比例高电平Vph，即高速开关电磁阀的额定工作电压，高速开关电磁阀所接入 系统的标准电压一般可满足要求，车辆用高速开关电磁阀一般为直流12V或者24V，车载电 源的标准电源电压可满足电压供给要求，为了确保通过压力比例调节试验方法确定PWM控 制信号的比例低电平V PL过程的易操作性，设置PWM控制信号的低电平VL为0V，并按照一定的 电压调节步距增大低电平Vl，以避免由于PWM控制信号的低电平V L设置过高和电压调节步距 设置过大而丢失PWM控制信号的比例低电平Vpl数据，提高压力比例调节试验方法的准确率； [0036] 步骤2、定义占空比调节步距为Δλ、电压调节步距为AV、低电平VL的调节次数为 n，并初始化Δ λ = α、Δ ν = β、η= 1，Δ λ和Δ V的初始化取值根据高速开关电磁阀的具体参数 确定；
[0037] 步骤3、以PWM控制信号的低电平VL为0V作为第η-1次调节的低电平;设置PWM控 制信号的占空比为〇，按照占空比调节步距Α λ逐步增大第n-1次调节的PWM控制信号的占空 比，并记录高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的相应压力变化情况，当高速 开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始增大时，标记第n-1次调节时压力 开始增大时刻的压力为Fif5,标记第n-1次调节时压力开始增大时刻所对应的PWM控制信号 的占空比为/??^，并继续按照占空比调节步距Α λ逐步增大第n-1次调节的P丽控制信号的 占空比；当高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，标记 第n-1次调节时压力开始维持不变时刻的压力为，标记第n-1次调节时压力开始维持不 变时刻所对应的PWM控制信号的占空比为，并停止增大PWM控制信号的占空比；
[0038]步骤3、以电压调节步距AV增大PWM控制信号的低电平作为第η次调节的低电平 ,判断第η次调节的占空比被是否为"0，，；若为"0，，，则标记空比把为"0，，时刻所对应的 压力为由于预置不为零的PWM控制信号的低电平电压，以致产生的线圈电流及电磁力 在Ρ丽控制信号的占空比为零的情况下也足以克服电磁和复位弹簧力等电磁阀开启阻力， 但也缩小了高速开关电磁阀的比例调节范围，需要进一步确定合适的PWM控制信号的低电 平电压，以保证在PWM控制信号的占空比为零时产生的电磁力不足以克服电磁和复位弹簧 力等电磁阀开启阻力，但只需很小的PWM控制信号的占空比就可满足克服电磁阀开启阻力 的需要，以拓展PWM控制信号的有效占空比范围；继续按照占空比调节步距Αλ逐步增大第 η 次调节的PWM控制信号的占空比；当高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压 力开始维持不变时，标记第η次调节时压力开始维持不变时刻的压力为标记第η次调节 时压力开始维持不变时刻所对应的PWM控制信号的占空比为^，并停止增大PWM控制信号 的占空比；标记第η次调节的Ρ丽控制信号的低电平0为Vmax;否则，将η+1赋值给η，并重复 执行步骤3;
[0039] 步骤4、以电压调节步距AV减小PWM控制信号的低电平作为第η+1次调节的低电平 判断第η+1次调节的占空比f U是否为"0"；若为"0"，则将η+1赋值给η，并重复执行步 骤4;否则，标记压力开始增大时刻的压力为由于预置的不为零的PWM控制信号低电平 电压产生的线圈电流及电磁力在PWM控制信号的占空比为零的情况下不足以克服电磁和复 位弹簧力等电磁阀开启阻力，但是由于产生的预置电磁力已部分克服电磁和复位弹簧等开 启阻力，当对高速开关电磁阀进行开启操作时，只需很小的PWM控制信号的占空比即可完成 高速开关电磁阀的开启动作，拓展了 PWM控制信号的有效占空比范围；继续按照占空比调节 步距Δ λ逐步增大第n+1次调节的WM控制信号的占空比；当高速开关电磁阀所控制的电磁 阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，标记第n+1次调节时压力开始维持不变时刻的 压力为7^ +1)，标记第n+1次调节时压力开始维持不变时刻所对应的PWM控制信号的占空比为 1^，并停止增大P丽控制信号的占空比;标记第n+1次调节的P丽控制信号的低电平为 Vmin ；
[0040] 步骤5、设定比例低电平Vpl的取值范围为[Vmin，Vmax)。
[0041 ] 实施例：
[0042] 本实施例使用本发明的控制方法对某型号高速开关电磁阀进行比例驱动控制，该 型号高速开关电磁阀的参数如下：工作频率范围为200HZ~1KHZ，额定工作电压为12V，线圈 匝数为526匝，动衔铁直径为9mm，初始气隙为2.2mm，非工作气隙为0.2mm。阀芯最大位移为 1.0mm，运动质量为0.0045kg，线圈电阻为6欧姆，弹簧预压缩量为2.0mm，弹簧刚度为 1300N·m- 1，黏性阻尼系数为1.4N·m·s-1，液动力系数为0.005X2E6N·m-1，真空磁导率为 4πΕ-7Η · m-1 遮盖度为0.5mm。
[0043] 如图2所示的电磁阀液压试验系统，其中1为液压栗，用于产生液压压力，2为PWM信 号发生器，用于产生不同频率、高电平、低电平和占空比的PWM控制信号，3为电磁阀接口，用 于接入高速开关电磁阀，4为压力传感器，用于检测液压系统的压力，5为计算机，用于记录 压力传感器的压力变化过程，将该高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验系统中的电磁阀接 口 2，设置液压栗产生2Mpa的液压压力。
[0044] 首先测试高速开关电磁阀在常规PWM控制信号参数下的比例特性，为保证高速开 关电磁阀的比例功能，PWM控制信号的频率要远大于高速开关电磁阀存在工作的临界频率， 本实施例中采用的高速开关电磁阀的临界频率为200HZ，采取pmi控制信号的频率分别为 500HZ、800HZ和1KHZ，高电平为直流12V，低电平为0V进行高速开关电磁阀的比例控制，计算 机5记录高速开关电磁阀的压力变化情况，可知PWM控制信号的频率对高速开关电磁阀的比 例调节范围、PWM信号的有效控制占空比范围基本无影响，但随着PWM控制信号的频率越大， 高速开关电磁阀的压力变化幅度减小，利于高速开关电磁阀的比例精细调节，不同PWM控制 信号频率下的高速开关电磁阀的压力比例控制范围为0.32Mpa~1.98Mpa，P丽信号的有效 控制占空比范围为72 %~91 %。
[0045] 下面按照本发明的PWM控制信号的设置方法进行高速开关电磁阀比例控制试验。
[0046] 由上述高速开关电磁阀在常规PWM控制信号参数下的比例特性试验测试结果可 知，pmi控制信号的频率对高速开关电磁阀的比例调节范围、pmi信号的有效控制占空比范 围基本无影响，但随着PWM控制信号的频率增大，高速开关电磁阀的压力变化幅度减小，利 于高速开关电磁阀的比例精细调节，因而选取高速开关电磁阀的PWM控制信号的比例频率 fp为高速开关电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值，即：1KHZ;设置高速开关电磁阀 的PWM控制信号的比例高电平V PH为高速开关电磁阀的额定工作电压，即：直流12V;上述PWM 控制信号的比例频率fp和比例高电平Vph均由PWM信号发生器2产生。
[0047] PWM控制信号的比例低电平VPL的取值范围通过压力比例调节试验方法确定，具体 步骤如下：
[0048] 步骤1、将高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验台系统，设置PWM控制信号的频率 为比例频率f p = 1KHZ，设置PWM控制信号的高电平为比例高电平VPH= 12V，为避免由于PWM控 制信号的低电平Vl设置过高和电压调节步距设置过大而丢失PWM控制信号的比例低电平VPL 数据，提高压力比例调节试验方法的准确率，设置PWM控制信号的低电平VL为0V，并按照一 定的电压调节步距增大低电平Vl;
[0049] 步骤2、定义占空比调节步距为Δλ、电压调节步距为AV、低电平VL的调节次数为 n，△ λ和△ V的初始化取值根据高速开关电磁阀的具体参数确定，在本实施例中选取△ λ = α = 1%、Δν = β = 〇.?ν，选取初始化调节次数η = 1;
[0050] 步骤3、设置第0次调节的HVM控制信号的低电平=〇ν;设置PWM控制信号的占空 比为0,按照占空比调节步距1%逐步增大第0次调节的P丽控制信号的占空比，并记录高速 开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的相应压力变化情况，当高速开关电磁阀所控 制的电磁阀液压试验台系统的压力开始增大时，标记第0次调节时压力开始增大时刻的压 力Sii?=0.31Mpa,标记第〇次调节时压力开始增大时刻所对应的PffM控制信号的占空比为 /1^=72%,并继续按照占空比调节步距1 %逐步增大第0次调节的P丽控制信号的占空比；当 高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，标记第〇次调节 时压力开始维持不变时刻的压力为标记第0次调节时压力开始维持不变时刻 所对应的pmi控制信号的占空比为=9]%，并停止增大pmi控制信号的占空比；由此可知 高速开关电磁阀在第0次调节PWM控制信号低电平的试验结果与上述高速开关电磁阀在常 规PWM控制信号参数下的比例特性试验测试结果基本一致，高速开关电磁阀的压力比例控 制范围为〇.31Mpa~1.99Mpa，PWM信号的有效控制占空比范围为72%~91%。
[0051] 步骤3、设置第1次调节的pmi控制信号的低电平:|^?为电压调节步距0.1 V，根据步 骤2的试验操作方法，标记第1次调节的占空比2? =71%,由于第1次调节的占空比/1^ =71% 不为"〇"，则将2赋值给η，并重复执行步骤3;反复进行上述试验操作，当进行第89次调节的 Ρ丽控制信号的低电平if9)=8.9V时，标记第89次调节的占空比为由于#)=〇,则标记 空比;if }为"〇"时刻所对应的压力=〇.l〇Mf>a,由于预置PWM控制信号的低电平为8.9V，以 致其产生的线圈电流及电磁力在PWM控制信号的占空比为零的情况下也足以克服电磁和复 位弹簧力等电磁阀开启阻力，完成开启；继续按照占空比调节步距1%逐步增大第89次调节 的P丽控制信号的占空比；当高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始 维持不变时，标记第89次调节时压力开始维持不变时刻的压力为标记第89次 调节时压力开始维持不变时刻所对应的PWM控制信号的占空比为=65%，并停止增大PWM 控制信号的占空比；标记第89次调节的PWM控制信号的低电平rfg%Vmax = 8.9V;
[0052] 步骤4、设置第90次调节的PWM控制信号的低电平Γ/M为以电压调节步距0.1 V减小 PWM控制信号的低电平，即09(>)=8.8ν;标记第90次调节的占空比为#'由于#^=1%不为 "0"，则标记压力开始增大时刻的压力〇0.11 Mpa,由于预置Ρ丽控制信号低电平为8 · 8V 产生的线圈电流及电磁力在PWM控制信号的占空比为零的情况下不足以克服电磁和复位弹 簧力等电磁阀开启阻力，但是由于产生的预置电磁力已部分克服电磁和复位弹簧等开启阻 力，当对高速开关电磁阀进行开启操作时，ΡΒ?控制信号的占空比为1 %时即可完成高速开 关电磁阀的开启动作，拓展了 HVM控制信号的有效占空比范围；继续按照占空比调节步距 1%逐步增大第90次调节的PWM控制信号的占空比；当高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压 试验台系统的压力开始维持不变时，标记第90次调节时压力开始维持不变时刻的压力 =2 .OMpa，标记第9 0次调节时压力开始维持不变时刻所对应的P丽控制信号的占空比 义1^=66%,并停止增大PWM控制信号的占空比；标记第90次调节的PWM控制信号的低电平 之9〇)为匕^=8.8%
[0053] 步骤5、设定比例低电平VPL的取值范围为[Vmin，Vmax ) = [8.8V，8.9V)。
[0054] 本实施例中，选取PWM控制信号的比例低电平VPL = 8.8V，则高速开关电磁阀在PWM 控制信号的比例频率f p = 1KHZ，比例高电平VPH = 12V，比例低电平VPL = 8.8V等参数的比例控 制下，高速开关电磁阀的压力比例控制范围为〇. 1 IMpa~2. OMpa，P丽信号的有效控制占空 比范围为1 %~6 6 %，高速开关电磁阀在常规PWM控制信号参数下压力比例控制范围为 0.32Mpa~1.98Mpa，P丽信号的有效控制占空比范围为72%~91%，采用本发明P丽控制方 法下的高速开关电磁阀的压力比例控制范围和有效占空比范围均得到了明显的拓宽，且 PWM控制信号的频率越大，高速开关电磁阀的压力变化幅度减小，利于高速开关电磁阀的比 例精细调节。
[0055] 采用本发明的HVM控制方法可以有效优化高速开关电磁阀的比例特性，减小了高 速开关电磁阀的压力波动幅度，利于高速开关电磁阀的比例控制和精细调节，拓宽了高速 开关电磁阀的比例调节范围和PWM的有效控制占空比范围。
【主权项】
1. 一种改善高速开关电磁阀比例特性的PWM控制方法，其特征在于:在所述高速开关电 磁阀作为比例控制功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为比例频 率fp，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的高电平为比例高电平Vph，设置所述高速开 关电磁阀的PWM控制信号的低电平为比例低电平Vpl。2. 根据权利要求1所述PffM控制方法，其特征在于： 所述比例频率fp为所述高速开关电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值； 所述比例高电平Vph为所述高速开关电磁阀的额定工作电压； 所述比例低电平Vpl是通过压力比例调节试验方法确定其取值范围。3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于:所述压力比例调节试验方法是按如下 步骤进行： 步骤1、将所述高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验台系统，设置所述PWM控制信号的 频率为所述比例频率fP，设置所述PWM控制信号的高电平为所述比例高电平VPH，设置所述 PffM控制信号的低电平Vl为OV; 步骤2、定义占空比调节步距为Δλ、电压调节步距为AV、所述低电平Vl的调节次数为n， 并初始化 Δ λ = α、Δ ν = β、η = 1; 步骤3、以所述PffM控制信号的低电平W为OV作为第η-1次调节的低电平ff+11;设置PWM控 制信号的占空比为〇,按照占空比调节步距A λ逐步增大所述第n-1次调节的PffM控制信号的 占空比，并记录所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的相应压力变化情 况，当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始增大时，标记第n-1 次调节时压力开始增大时刻所对应的控制信号的占空比为并继续按照占空比调 节步距Δ λ逐步增大所述第n-1次调节的Pmi控制信号的占空比；当所述高速开关电磁阀所 控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，停止增大PWM控制信号的占空比； 步骤3、以电压调节步距AV增大所述PWM控制信号的低电平作为第η次调节的低电平 1,判断所述第η次调节的占空比尤丨>是否为"0" ；若为"0"，则按照占空比调节步距Δ λ逐步 增大所述第η次调节的PffM控制信号的占空比；当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压 试验台系统的压力开始维持不变时，停止增大PWM控制信号的占空比;标记第η次调节的PWM 控制信号的低电平为Vmax;否则，将η+1赋值给η，并重复执行步骤3; 步骤4、以电压调节步距AV减小所述PWM控制信号的低电平作为第η+1次调节的低电平 ^+1),判断所述第η次调节的占空比#+1)是否为"0" ；若为"0"，则将η+1赋值给η，并重复执行 步骤4;否则，按照占空比调节步距△ λ逐步增大所述第η+1次调节的PffM控制信号的占空比； 当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始维持不变时，停止增大 PffM控制信号的占空比;标记第n+1次调节的PffM控制信号的低电平0n~为Vmin; 步骤5、设定所述比例低电平Va的取值范围为[Vmin，Vmax)。
【文档编号】F16K31/06GK105889603SQ201610356795
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】夏光, 杜克, 吴恵, 谢海, 涂波涛, 施信信, 郭东云, 滑杨莹, 汪韶杰
【申请人】合肥工业大学