一种考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法

本发明属于电磁阀控制领域，具体涉及一种考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法。

背景技术：

1、电磁阀作为数字液压系统重要的核心元件，凭借低成本、高效率等优势，广泛应用于汽车、飞机等领域。

2、目前电磁阀控制策略包括传统单电压控制、双电压控制，三电压控制和预加载电压控制方法，这些技术忽视了温度变化对其材料特性的影响。例如电磁阀运行过程中，会造成温升，这必然会影响到其材料参数，其中影响最明显的是线圈电阻。由于温升造成线圈电阻变大，这减缓了线圈电流的上升，加速了线圈电流的下降，降低了线圈电流在不同电压下可以到达的峰值，进而影响电磁阀的动态特性，具体表现如图1所示，电磁阀阀芯开启延迟(t0-t1)，阀芯关闭提前(t2-t3)，造成其单周期内全开时间减少。

3、而数字液压技术通过电磁阀的高频启闭生成离散流体，由于其动态性能的变化，这会导致电磁阀单次启闭的输出流量发生变化，导致控制精度降低，所以有必要考虑电磁阀温度变化对电磁阀动态特性的影响。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提出了一种考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法。该方法适用于两种工况(供电电源为定值电压源、供电电源为可调直流稳压电源)，控制器可以根据阀的电流，测算出对应温度下的线圈电阻，根据电阻变化，调整电磁阀单周期内不同电压的加载时间或电压值，以确保电磁阀动态特性保持稳定。

2、本发明考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法的技术方案如下：

3、本发明所述电磁阀由电压源供电，电压源为可调直流电源或定值电压源；电磁阀的一个启闭周期依次包括预加载阶段、开启阶段、开启维持阶段、关闭阶段、关闭维持阶段，控制器通过驱动电压模块控制电压源输出的电压，使驱动电压模块依次输出预加载电压、开启电压、维持电压、反向电压、零电压对电磁阀各阶段进行控制；

4、所述控制器内包括控制数据库，当电压源为可调直流电源时，控制数据库包含不同线圈电阻值下开启电压所需加载值、反向电压所需加载值、电磁阀临界开启电流和临界关闭电流；当电压源为定值电压源时，控制数据库包含不同阻值下的开启电压所需加载时间、反向电压所需加载时间、电磁阀临界开启电流和临界关闭电流；

5、所述电磁阀动态特性优化控制方法，包括如下步骤：

6、1)被控电磁阀在初始控制参数下进行工作；

7、2)实时检测被控电磁阀的阀芯位移，根据阀芯位移和控制信号，得到被控电磁阀的动态特性；

8、3)根据实时动态特性计算动态特性的最大变化率，并将最大变化率与设定阈值比较；若大于设定阈值则进行动态特性优化，否则不做动态特性优化。

9、根据本发明的优选方案，所述动态特性包括开启延迟时间tdon、开启运动时间tmon、关闭延迟时间tdoff和关闭运动时间tmoff；

10、步骤3)所述进行动态特性优化，包括：

11、3.1)检测被控电磁阀的线圈电流，计算线圈电阻；

12、3.2)根据线圈电阻和电压源类型，从控制数据库中查询当前电阻下对应的数据库参数，根据数据库参数计算被控电磁阀各阶段的调整值，控制器发送调整值至驱动电压模块和电压源，对电磁阀各阶段进行控制，从而实现电磁阀动态特性优化。

13、与现有技术相比，本发明将阀线圈温度变化纳入电磁阀控制策略，考虑线圈温度变化引起的电阻变化，同时考虑两种电磁阀使用工况(供电电源为定值电压源、供电电源为可调直流稳压电源)，提出了一种适用于两种工况下并考虑温度变化的电磁阀控制策略。该策略通过检测线圈电流，计算出该温度下电磁阀线圈电阻，根据电阻调节单周期内不同驱动电压的加载时间或电压值，在供电电源为定值电压工况下，可以减小温度变化对电磁阀的启闭的影响；在供电电源为可调直流稳压电源工况下，可以确保电磁阀动态特性保持稳定。

技术特征：

1.一种考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，所述动态特性包括开启延迟时间tdon、开启运动时间tmon、关闭延迟时间tdoff和关闭运动时间tmoff；

3.根据权利要求1所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，所述初始控制参数包括初温下的预加载电压、维持电压、开启电压、反向电压、零电压的电压占空比及加载时间，控制器将初始控制参数发送至驱动电压模块和电压源，由驱动电压模块控制电压源输出的电压。

4.根据权利要求1所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，步骤3)中根据当前动态特性计算动态特性的最大变化率，并将最大变化率与设定阈值比较，具体为：

5.根据权利要求2所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，所述步骤3.1)为：控制器通过电流检测模块检测电磁阀开启维持阶段的线圈电流大小，将开启维持阶段的等效电压除以线圈电流作为电磁阀当前温度t下的线圈阻值r(t)。

6.根据权利要求5所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，开启维持阶段的等效电压为维持电压占空比乘以电源电压。

7.根据权利要求2所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，当电压源为可调直流电源时，所述步骤3.2)为：控制器求得线圈阻值后，依次对开启电压uon、预加载电压upreon、维持电压upreoff、反向电压uoff的加载值进行调整，具体调整方式如下：

8.根据权利要求2所述的电磁阀动态特性优化控制方法，其特征在于，当电压源为定值电压源时，所述步骤3.2)为：控制器求得线圈阻值后，依次对预加载电压upreon、维持电压upreoff的加载值和开启电压、反向电压的加载时间进行调整，具体调整方式如下：

技术总结
本发明公开了一种考虑温度变化的电磁阀动态特性优化控制方法，属于电磁阀控制领域。针对现有技术未考虑温度变化对电磁阀动态特性影响的问题，本发明方法实时检测因温度变化引起的电磁阀的动态特性变化，并根据动态特性的变化率判断是否需要进行优化控制；当需要进行优化控制时，首先计算线圈电阻，再根据线圈电阻从控制数据库中得到参数，根据参数计算各阶段的控制参数调整值，对电磁阀各阶段的电压进行调控，从而实现电磁阀动态特性优化。本发明方法可适用于可调直流电源或定值电压源两种情况，可以减小温度变化对电磁阀的启闭的影响，确保电磁阀动态特性保持稳定。

技术研发人员：钟麒,车洋洋,徐恩光,毛永鑫,何贤剑,李研彪
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13