电液比例PWM控制方法.pdf

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1、第33卷第3期吉林大学学报（工学版）Vol.33No.32003年7月JournalofJilinuniversity（EngineeringandtechnologyEdition）July2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1671-5497（2003）03-0104-03电液比例PWM控制方法宫文斌，刘昕晖，孙延伟（吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130025）摘要：讨论了电液比例控制的PWM控制原理及控制方法。推导了比例阀电流的数学模型。分析了PWM控制中占空比D与平均电

2、流I、波动电流dI之间的关系和斩波稳流控制的原理。给出了具体应用电路。研究结果为电液比例控制系统设计提供了依据。关键词：电液比例；装载机；斩波稳流中图分类号：tP273文献标识码：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电液比例控制的核心是控制电液比例阀的电流。模拟式控制功率输出级到比例阀线圈的电流是连续电流，电子功率器件功耗大，需加装散热装置。而PWM（脉冲宽度调制）控制功率输出级为开关型结构，功耗小，PWM信号中包含了同频率的脉动量，无需另加颤振信号，抗干扰能力强、滞后时间短、重复精度高［1］。应用单片机作控制部件可使系统

5、结构更加简单、灵活、可靠。PWM控制参数（如周期、占空比）的确定对系统设计尤为重要。作者在ZL50G装载机上利用PIC单片机研制的工作装置电液比例控制系统经装机验证，控制效果良好。1电液比例阀线圈电流的数学模型加到比例阀线圈的电压波形为周期一定、脉冲宽度可控的矩形波。由于脉冲周期远小于阀芯的响应周期，所以阀芯的运动只响应PWM信号的平均值。阀芯工作时处于微振动状态，这大大地减小了比例滞环。PWM电路基本的形式是比例阀等效线圈加等效电阻，并联续流二极管，经大功率三极管加到收稿日期：2002-11-15。基金项目“：863”国家计划资助项目（9923-01-03）。作者简介：宫文斌（195

6、6-），男，吉林龙井人，副教授。第3期宫文斌等：电液比例PWM控制方法·105·电源（车辆电源一般为24V）。PWM信号控制开关管的导通与截止。占空比定义为：D=TH／T（1）式中：TH为三级管导通时间；T为PWM周期，T=TH+TL（TL为三极管关断时间）。由图1（b）和图1（c）可知，当占空比D和周期T取值比较合适时，可使比例阀电流保持稳定的平均（a）电路基本形式（b）占空比较大时的电流波形（c）占空比较小时的电流波形图1PWM电路基本形式及电流波形Fig.1Theelementarycircuitandvoltaicwaveform值；在时间常数L／R一定时，稳定电流平均值I及电

7、流波动值dI取决于占空比D和周期T。时域关系如下：（I-dI-U／R）e（-I／!）（0IDT）i（I）=U／RL+L（2）i（I）=（I+dI）e-（I-DI）／!（DTIT）式中：!为比例阀电气时间参数，!=L／R，S；R为比例阀线圈等效电阻，!；L为比例阀线圈电感量，LL。I=TH和I=TH+TL时刻的电流值分别为：I+dI=U／R（I-dI-U／R）e-DT／!I-dI=（I+dI）eT（1-D）／!L+L令A=e-TD／!和B=e-T