专利名称：：一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法
技术领域：
：本发明涉及机电液控制领域中的继电器组合控制方法。
背景技术：
：继电器是一种电气控制器件，是一种用较小的电流去控制较大电流的"自动开关"。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器按原理可分为电磁继电器、固态继电器、时间继电器、温度继电器等，继电器按触点负载可分为微功率继电器、弱功率继电器、中功率继电器、大功率继电器、节能功率继电器等。除现有的固态继电器外，其他继电器无一例外都存在有活动部件，也就不可避免的产生了吸合时间、释放时间不确定等问题，因此而使整个系统的可靠性、稳定型及准确度降低。在现行的自动控制技术中，一般反馈信号都采用的是实测值，运用时间补偿的方式对系统进行自动控制。由于除固态继电器外的其他继电器都存在有吸合时间、释放时间的不确定性，也就造成了运用时间补偿的方式对系统进行自动控制的困难；与此同时，除固态继电器外的其他继电器具有触点过载能力强、造价低、维护简单等特点。因此，除固态继电器外的其他继电器应用仍十分广泛，而除固态继电器外的中功率继电器、大功率继电器、节能功率继电器在时有发生堵转的电机控制中的应用更是屡见不鲜。
发明内容针对上述现有技术存在的不足，本发明目的旨在提供一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法，能自动检测系统内的每个继电器的工作状态，提高控制每个继电器的准确度和可靠性，从而提高整个系统的可靠性、稳定性和准确度。本发明采取的技术方案是，一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其步骤如下1).检测并存储液压气动装置内的压力f及每个继电器其中一组同步动合、动开触头的吸合时间thh、释放时间thk和保持时间U，其中吸合时间U包括吸合启动时间tw和吸合上行时间th2，释放时间U包括释放启动时间tk,和释放下行时间tk2;2).根据步骤1)中所述的压力f及每个继电器的吸合时间thh、释放时间thk和保持时间th，确定液压气动装置内压力预测值/及每个继电器的预测值，即吸合预测时间Q和释放预测时间Q，其中吸合预测时间Q包括吸合启动预测时间^和吸合上行预测时间^2，释放预测时间4包括释放启动预测时间^和释放下行预测时间4;3).将步骤1)中所述的继电器吸合时间U、释放时间Uk及步骤2)中得到的吸合预测时间u、释放预测时间Q分别与根据事先设定的条件参数进行对比，自动判别该继电器工作状态是否正常；4)当步骤3)中继电器吸合时间thh、吸合预测时间^及释放时间thk、释放预测时间V均满足事先设定的条件参数时，判断为继电器工作状态正常；5)如果步骤3)中继电器吸合时间thh、吸合预测时间4及释放时间W、释放预测时间^中至少有一个不满足事先设定的条件参数时，继电器工作状态则判断为不正常；6).根据步骤2)中得到的液压气动装置的压力预测值/'、吸合预测时间4和释放预测时间^，对该液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(thh，tj^范围内的累加增量进行控制。作为一种优选方案，步骤2)中所述继电器的吸合预测时间乙和释放预测时间Q和液压气动装置中的的压力预测值/'均可通过一次移动平均法或一次指数平滑法确定。作为一种优选方案，步骤6)中所述液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(Uh，w),范围内的累加增量控制可以采用"两步走"的办法，即采用第一步，先增加或减少所述液压气动装置中的压力，第二步，后减少或增加上述液压气动装置中的压力，简称为"先增后减"或"先减后增"。进行累加增加量控制的方法可以是多增少减或是少减多增，进行累加减少量控制的方法可以是少增多减或是多减少增。步骤6)中所述累加增量控制中，执行第二步时，前一个继电器的吸合时间thl，、释放时间U是步骤2)所述吸合预测时间Q、释放预测时间Q的预测值，或是步骤1)所述吸合时间U、释放时间U;后一个继电器的吸合时间thh是步骤2)所述吸合预测时间；，或是步骤l)中所述的吸合时间thh。所述的吸合启动时间u为该继电器线圈加电至动开触头断开之间的时间，吸合上行时间th2为动开触头断开至动合触头闭合之间的时间，吸合时间thh为吸合启动时间th,与吸合上行时间th2之和，保持时间U为动合触头闭合开至继电器线圈失电之间的时间，释放启动时间tkl为继电器线圈失电至动合触头断开之间的时间，释放下行时间tk2为动合触头断开至动开触头闭合之间的时间，释放时间U为释放启动时间tk,与释放下行时间tk2之和，动合触头闭合时间th为动合触头闭合至动合触头断开之间的时间，动开触头断开时间tk为动开触头断开至动开触头闭合之间的时间。本发明所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法，能自动检测系统内的每个继电器的工作状态，提高了控制每个继电器的准确度和可靠性，从而提高了整个系统的可靠性、稳定性和准确度。图1是继电器控制部分电路原理图图2是继电器驱动部分电路原理图图3(a)是继电器线圈电压波形图图3(b)是继电器动合触头负载电压波形图图3(c)是继电器动开触头负载电压波形图图4是调液压装置驱动部分电路原理图图5是调液压装置控制部分电路原理图在上述附图中U,-继电器线圈输入电压；R「继电器动合触头负载；Uh-动合触头负载电压；t-继电器线圈t二0加电时刻；t2-动合触头闭合时刻；tf动合触头断开时刻；U-继电器动合、动开触头输入电压;R「继电器动开触头负载；U「动开触头负载电压；t,-动开触头断开时刻；t3-继电器线圈失电时刻；ts-动开触头闭合时刻；K-继电器；KMl-继电器;KM2-继电器；KR-热继电器；SBl-按钮开关；SB2-按钮开关；M-电机；U,-三相电机输入电压。具体实施例方式一种继电器的组合控制方法实施例如下某一继电器控制部分、驱动部分电路原理图分别如图1、图2所示。Us为继电器线圈输入电压；U为继电器动合、动开触头输入电压；K为继电器；Rh为继电器动合触头负载；Rk为继电器动开触头负载；Uh为继电器动合触头负载电压；Uk为继电器动开触头负载电压；该继电器的吸合启动时间th,为该继电器线圈加电至动开触头断开之间的时间，吸合上行时间u为动开触头断开至动合触头闭合之间的时间，吸合时间u为吸合启动时间th,与吸合上行时间th2之和，保持时间th为动合触头闭合开至继电器线圈失电之间的时间，释放启动时间tw为继电器线圈失电至动合触头断开之间的时间，释放下行时间tk2为动合触头断开至动开触头闭合之间的时间，释放时间U为释放启动时间tw与释放下行时间u之和，动合触头闭合时间th为动合触头闭合至动合触头断开之间的时间，动开触头断开时间tk为动开触头断开至动开触头闭合之间的时间。该继电器系统的电压波形图如图3所示。t。为继电器线圈t:0加电时刻，t,为动开触头断开时刻；"为动合触头闭合时刻；t3为继电器线圈失电时刻；t4为动合触头断开时刻；ts为动开触头闭合时刻。且有thl=ti(1)th2=t2—1,(2)thh二t2(3)tkl二一"t:i(4)tk2二—"(5)"thk-ts-13(6)tb=-t2(7)th=-12(8)tk=一t,(9)式中W为吸合启动时间，th2为吸合上行时间，thh为吸合时间，W为释放启动时间，tk2为释放下行时间，thk为释放时间，tb为保持时间，th为动合触头闭合时间，tk为动开触头断开时间。本发明所述一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其步骤如下1).检测并存储液压气动装置内的压力f及每个继电器其中一组同步动合、动开触头的吸合时间thh、释放时间U和保持时间U，其中吸合时间U包括吸合启动时间U,和吸合上行时间th2，释放时间Uk包括释放启动时间tH和释放下行时间tk2;2).根据步骤1)中所述的压力f及每个继电器的吸合时间thh、释放时间thk和保持时间th，确定液压气动装置内压力预测值/'及每个继电器的预测值，即吸合预测时间Q和释放预测时间4，其中吸合预测时间^包括吸合启动预测时间4和吸合上行预测时间^，释放预测时间^包括释放启动预测时间^和释放下行预测时间/,2;3).将步骤1)中所述的继电器吸合时间"h、释放时间thk及步骤2)中得到的吸合预测时间4、释放预测时间4分别与根据事先设定的条件参数进行对比，自动判别该继电器工作状态是否正常；4).当步骤3)中继电器吸合时间thh、吸合预测时间^及释放时间thk、释放预测时间Q均满足事先设定的条件参数时，判断为继电器工作状态正常；5).当步骤3)中继电器吸合时间thh、吸合预测时间^及释放时间thk、释放预测时间4中至少有一个不满足事先设定的条件参数时，继电器工作状态则判断为不正常；此时，更换继电器，重新进行步骤l);6).根据步骤2)中得到的液压气动装置的压力预测值/'、吸合预测时间4和释放预测时间4，可对该液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(U，W),,,,n范围内的累加增量进行控制。其中液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(thh，thk),范围内的累加增量控制可以采用"两步走"的办法，即采用第一步——先增加或减少步骤6)中所述液压气动装置中的压力，第二步——后减少或增加步骤6)中所述液压气动装置中的压力的办法，简称为"先增后减"或"先减后增"，且进行累加增加量控制的方法可以是多增少减或是少减多增，进行累加减少量控制的方法可以是少增多减或是多减少增。在实施例中，液压装置由KM1、KM2两个继电器与一个能正反转电机M组成带自锁功能的调液压装置。继电器KM1导通，继电器KM2被锁死，电机M正转，液压装置压力增加；继电器KM2导通，继电器KM1被锁死，电机M反转，液压装置压力减少。驱动部分、控制部分电路原理图分别如图4、图5所示。其中KM1、KM2为继电器；KR为热继电器；SB1为按钮开关；SB2为按钮开关；M为三相电机；Ui为三相电机输入电压；Us为继电器线圈输入电压。上述继电器的吸合预测时间,M、释放预测时间4和液压装置中的压力预测值/均可以通过一次移动平均法、一次指数平滑法来确定。在实施例中分别采用一次移动平均法、一次指数平滑法计算继电器腿l线圈t=0时加电至继电器线圈失电之间的预测时间^和释放启动预测时间"。为区分不同继电器的参数，本实施例中采用在继电器的参数后缀添加继电器编号的办法以示区分；如^,表示继电器KM1的释放启动时间，~12表示继电器KM2的释放启动时间。采用在继电器的参数后添加上标"'"的办法表示为预测值或预测函数；如^表示继电器KM1的释放启动预测时间。一次移动平均法、一次指数平滑法的计算公式举例如下一次移动平均法设当前时期为t，已知时间序列检测值为x,，x2，x:,，…，xt，假设按连续n个时期的检测值计算一个平均数，作为对下一个时期即(t+l)时期的预测值，用F,+,表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，Xi为最新检测值，F,+,为下一期的预测值。当n=l，表示直接用最新的检测值作为下一期的预测值。一次指数平滑法设当前时期为t，己知时间序列检测值为X,，X2，X:,，…，Xt，作为对下一个时期即(t+l)时期的预测值，用^表示:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中，Xt为本期检测值，F,为上期对本期的预测值，"为平滑常数，f,+,为下一期的预测值。一次指数平滑法的初值的确定有几种方法①取第一期的检测值为初值；②取最初几期的平均值为初值；上述步骤6)中所述累加增量控制中，执行第二步时，前一个继电器的吸合时间thh、释放时间U是步骤2)所述吸合预测时间4、释放预测时间4或是步骤l)所述吸合时间thh、释放时间W的最新检测值；后一个继电器的吸合时间U是步骤2)所述吸合预测时间Q,或是步骤l)所述吸合时间W的最新检测值；本发明的继电器在液压装置中的组合控制方法计算举例如下一个带自锁功能、KM1、腿2分别为控制电机M正、反转两个继电器的调液压装置电路原理图分别如图4、图5所示，该调液压装置允许采用"先减后增"的方法，即对累加增加量控制实行少减多增、对累加减少量控制实行多减少增，在其液压稳定时测得压力值，用一次指数平滑法确定其压力预测值/，经测算，现拟进行累加增量A为68毫秒的增加量调整，设定先减的保持时间W为500毫秒，已知控制电机M反转的继电器KM2工作状态正常，继电器KM2的吸合时间/w、释放启动时间"、释放下行时间"预测值分别为62、9.6、64毫秒，因此先减的继电器KM2在t二0时加电至继电器线圈失电之间的预测时间&为,32=42+^=62+500=562(毫秒)实际测得继电器KM2的动合触头闭合时间U为510毫秒，已知控制电机M正转继电器KM1的释放启动时间tw分别为9.7、9.5、9.6、9.8、9.6、9.7、9.8、9.6、9.8、9.7毫秒，假定继电器释放启动时间tku》50毫秒时判为工作状态不正常，吸合时间thw为实际测量值62毫秒。①采用一次移动平均法(n=4)计算继电器腿l的释放启动预测时间^,，其计算如表1所示且,川=尸=0c7+x8+x9+;c10)/"=(9.8+9.6+9.8+9.7)/4=9.725"9.7(毫秒)因为4,,=^=9.725毫秒<50毫秒，且继电器KM1在此次工作之前的释放启动时间均小于50毫秒，所以继电器KM1的工作状态为正常。继电器KM1在t=0时加电至继电器线圈失电之间的预测时间,3，^=thhl+th2+△-〈=62+510+68-9.725=640.275^640.3毫秒)②采用一次指数平滑法计算继电器KM1的释放启动预测时间^，取第一期的实际值为初值，a=0.1，其计算如表1所示且,川二巧,-ca,+(1—")《=0.1X9.7+(1—0.1)X9.694=9.695^9.7(毫秒)因为^,=F=9.695毫秒<50毫秒，且继电器KM1在此次工作之前的释放启动时间均小于50毫秒，所以继电器的工作状态为正常。继电器腿l在t=0时加电至继电器线圈失电之间的预测时间^,:4,二thhl+th2+△-,川=62+510+68-9.695二640.305^640.3(毫秒)表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>权利要求1、一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其特征是，步骤如下1).检测并存储液压气动装置内的压力f及每个继电器其中一组同步动合、动开触头的吸合时间thh、释放时间thk和保持时间tb，其中吸合时间thh包括吸合启动时间th1和吸合上行时间th2，释放时间thk包括释放启动时间tk1和释放下行时间tk2；其中所述吸合启动时间th1为该继电器线圈加电至动开触头断开之间的时间，吸合上行时间th2为动开触头断开至动合触头闭合之间的时间，吸合时间thh为吸合启动时间th1与吸合上行时间th2之和，保持时间tb为动合触头闭合开至继电器线圈失电之间的时间，释放启动时间tk1为继电器线圈失电至动合触头断开之间的时间，释放下行时间tk2为动合触头断开至动开触头闭合之间的时间，释放时间thk为释放启动时间tk1与释放下行时间tk2之和；2).根据步骤1)中所述液压气动装置内的压力f及每个继电器的吸合时间thh、释放时间thk和保持时间tb，确定液压气动装置内压力预测值f′及每个继电器的预测值，即吸合预测时间t′hh和释放预测时间t′hk，其中吸合预测时间t′hh包括吸合启动预测时间t′h1和吸合上行预测时间t′h2，释放预测时间t′hk包括释放启动预测时间t′k1和释放下行预测时间t′k2；3).将步骤1)中所述吸合时间thh、释放时间thk及步骤2)中得到的吸合预测时间t′hh、释放预测时间t′hk分别与根据事先设定的条件参数进行对比，自动判别该继电器工作状态是否正常；4)当步骤3)中所述继电器吸合时间thh、吸合预测时间t′hh及释放时间thk、释放预测时间t′hk均满足事先设定的条件参数时，判断为继电器工作状态正常；5)当步骤3)中所述继电器吸合时间thh、吸合预测时间t′hh及释放时间thk、释放预测时间t′hk中至少有一个不满足事先设定的条件参数时，继电器工作状态则判断为不正常；6).根据步骤2)中得到的液压气动装置的压力预测值f′、吸合预测时间t′hh和释放预测时间t′hk，对该液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(thh，thk)min范围内的累加增量进行控制。2、根据权利要求l所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其特征是，所述步骤2)中继电器的吸合预测时间、、释放预测时间Q和液压气动装置中的的压力预测值/'均可通过一次移动平均法或一次指数平滑法确定。3、根据权利要求l所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其特征是，步骤6)中所述液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(thh，thk)^范围内的累加增量控制方法为第一步，先对所述液压气动装置中的压力进行增加或减少，第二步，对上述液压气动装置中的压力进行减少或增加。4、根据权利要求3所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其特征是，所述累加增量控制方法中，执行第二步时，前一个继电器的吸合时间thh、释放时间U是步骤2)所述的吸合预测时间4、释放预测时间Q或是步骤1)所述的吸合时间thh、释放时间thk。5、根据权利要求3所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法，其特征是，所述累加增量控制方法中，执行第二步时，后一个继电器的吸合时间U是步骤2)所述吸合预测时间/w,或是步骤l)所述吸合时间thh。全文摘要一种继电器在液压气动装置中的组合控制方法，步骤如下检测并存储液压气动装置内的压力f及每个继电器其中一组同步动合、动开触头的吸合时间t<sub>hh</sub>、释放时间t<sub>hk</sub>和保持时间t<sub>b</sub>，并确定液压气动装置内压力预测值f′及每个继电器的预测值，将上述值分别与根据事先设定的条件参数进行对比，自动判别该继电器工作状态是否正常；再结合液压气动装置的压力预测值f′、吸合预测时间t<sub>hh</sub>′和释放预测时间t<sub>hk</sub>′，对该液压气动装置中的压力在小于任意两个继电器的最小吸合时间、释放时间(t<sub>hh</sub>，t<sub>hk</sub>)<sub>min</sub>范围内的累加增量进行控制。所述继电器在液压气动装置中的组合控制方法自动检测系统内的每个继电器的工作状态，提高了整个系统的可靠性、稳定性和准确度。文档编号F15B21/02GK101634321SQ20091004401公开日2010年1月27日申请日期2009年7月31日优先权日2009年7月31日发明者洪陈,陈志新,黎福海申请人:湖南大学