電液比例PWM控制方法.pdf

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1、第33卷第3期吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）Vol.33No.32003年7月JournalofJilinuniversity（EngineeringandtechnologyEdition）July2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章編號：1671-5497（2003）03-0104-03電液比例PWM控制方法宮文斌，劉昕暉，孫延偉（吉林大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院，吉林長春130025）摘要：討論了電液比例控制的PWM控制原理及控制方法。推導(dǎo)了比例閥電流的數(shù)學(xué)模型。分析了PWM控制中占空比D與平均電

2、流I、波動電流dI之間的關(guān)系和斬波穩(wěn)流控制的原理。給出了具體應(yīng)用電路。研究結(jié)果為電液比例控制系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：電液比例；裝載機；斬波穩(wěn)流中圖分類號：tP273文獻標識碼：AMethodofelectronic-hydraulicproportioncontrolGONGWen-bin，LIUxin-hui，SUNYan-tei（CollegeofMechanicalScienceandengineering，JilinUnioersity，Changchun130025，China）Abstract：Amath.modelforcurrentofproportionalval

3、veusingPWMcontroltheoryandeletro-hydraulicproportionalcontrolwaspresented.therelationsbetweendutyratio（D）andaveragecurrent（I），dutyratio（D）andfluctuationcurrent（dI）inPWMcontrol，andthetheoryofchopper-stabilizedcurrentcontrolwerediscussed.theapplicationofspecificcircuitwasgiven.theresultsprovidethe

4、basicmethodforthedesignoftheelectro-hydraulicproportionalcontrolsystem.Keywords：electro-hydraulicproportion；loader；chopper-stabilizedcurrent電液比例控制的核心是控制電液比例閥的電流。模擬式控制功率輸出級到比例閥線圈的電流是連續(xù)電流，電子功率器件功耗大，需加裝散熱裝置。而PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制功率輸出級為開關(guān)型結(jié)構(gòu)，功耗小，PWM信號中包含了同頻率的脈動量，無需另加顫振信號，抗干擾能力強、滯后時間短、重復(fù)精度高［1］。應(yīng)用單片機作控制部件可使系統(tǒng)

5、結(jié)構(gòu)更加簡單、靈活、可靠。PWM控制參數(shù)（如周期、占空比）的確定對系統(tǒng)設(shè)計尤為重要。作者在ZL50G裝載機上利用PIC單片機研制的工作裝置電液比例控制系統(tǒng)經(jīng)裝機驗證，控制效果良好。1電液比例閥線圈電流的數(shù)學(xué)模型加到比例閥線圈的電壓波形為周期一定、脈沖寬度可控的矩形波。由于脈沖周期遠小于閥芯的響應(yīng)周期，所以閥芯的運動只響應(yīng)PWM信號的平均值。閥芯工作時處于微振動狀態(tài)，這大大地減小了比例滯環(huán)。PWM電路基本的形式是比例閥等效線圈加等效電阻，并聯(lián)續(xù)流二極管，經(jīng)大功率三極管加到收稿日期：2002-11-15?；痦椖俊埃?63”國家計劃資助項目（9923-01-03）。作者簡介：宮文斌（195

6、6-），男，吉林龍井人，副教授。第3期宮文斌等：電液比例PWM控制方法·105·電源（車輛電源一般為24V）。PWM信號控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止。占空比定義為：D=TH／T（1）式中：TH為三級管導(dǎo)通時間；T為PWM周期，T=TH+TL（TL為三極管關(guān)斷時間）。由圖1（b）和圖1（c）可知，當(dāng)占空比D和周期T取值比較合適時，可使比例閥電流保持穩(wěn)定的平均（a）電路基本形式（b）占空比較大時的電流波形（c）占空比較小時的電流波形圖1PWM電路基本形式及電流波形Fig.1Theelementarycircuitandvoltaicwaveform值；在時間常數(shù)L／R一定時，穩(wěn)定電流平均值I及電

7、流波動值dI取決于占空比D和周期T。時域關(guān)系如下：（I-dI-U／R）e（-I／!）（0IDT）i（I）=U／RL+L（2）i（I）=（I+dI）e-（I-DI）／!（DTIT）式中：!為比例閥電氣時間參數(shù)，!=L／R，S；R為比例閥線圈等效電阻，!；L為比例閥線圈電感量，LL。I=TH和I=TH+TL時刻的電流值分別為：I+dI=U／R（I-dI-U／R）e-DT／!I-dI=（I+dI）eT（1-D）／!L+L令A(yù)=e-TD／!和B=e-T