一種用于控制流體致動器的運動的裝置，其包含電氣操作的控制閥，該控制閥響應于致動器控制器產生的信號控制加壓流體到以及來自流體致動器的流動，致動器控制器使用機載用戶可編程微處理器，其中，用戶能將多種控制算法下載到微處理器中，用于基于參數控制致動器的運動，參數例如為流體壓力和流動速率以及致動器位移。多種外部傳感器可使用多種信號接口連接到控制器，用于監視和控制目的，信號接口例如為模擬到數字轉換器或SSI接口。本地通信總線用于與一個或多于一個的從致動器通信，其各自具有其自己的電氣操作控制閥，該閥響應于控制器產生并在局部總線上發送到從控制閥的控制信號控制加壓流體到以及來自從致動器的流動。傳感器用于測量從致動器的多種操作參數，并產生在局部總線上發送到控制器的信號。管理計算機用于向控制器發送高層次的命令信號，其中，控制器產生到一個或多于一個的流體致動器的閉環控制信號。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
一種液壓致動器控制裝置，用于實現用于根據來自一個機載用戶可編程微處理器的命令信號來調節一個或多于一個液壓致動器的性能的分布控制體系結構。
技術介紹
用于控制液壓致動器的裝置在DE 195 20 935 C2中公開。此參考文獻中公開的是一種位移傳感器，用于用供到位置控制器的電氣信號指示閥活塞的位置。用于控制閥活塞位置的控制器被布置在其自己的外殼中，該外殼安裝在閥的外殼上。控制器確保閥活塞跟隨作為電氣輸入變量而被供到控制器的位置設置點。在這種情況下，閥活塞的位置決定閥的通道截面的量值，以便控制來自以及到致動器一例如液壓汽缸一的流體流動。授予Kockemann的美國專利No. 6, 901, 315公開了一種控制器裝置,其用于控 制液壓致動器，液壓致動器包含電氣操作的液壓控制閥，該閥響應于由三個分立的控制器產生的信號控制壓力介質在致動器中的流動。第一控制器調節控制閥中的活塞的位置。第二控制器命令致動器(例如液壓汽缸)的移動。第三控制器電氣控制致動器的一系列移動。三個控制器布置在共用的外殼中，外殼安裝在控制閥上。第一與第二控制器由控制裝置的制造者預先編程。在此裝置中，僅第三控制器可由用戶自由編程。這種現有技術的裝置不允許用戶用控制液壓致動器的狀態反饋控制算法對第二控制器進行編程。另外，在此現有技術的裝置中，在所公開和要求權利的裝置中不存在使用用戶編程的狀態反饋控制算法來控制從(slave)致動器的能力。另外，在此現有技術的裝置中，不存在從例如從多種外部傳感器或裝置——例如從閥——接收并處理輸入的能力。另外，在此現有技術的裝置中，所有的控制器被包含在分立的微處理器或電路中，而不是集成在一個微控制器中。現有技術的控制體系結構——下面稱為“集中控制結構”——包含一個PLC，其負責協調所有液壓軸線(hydraulic axes)的移動。這使得必須將所有傳感器信號傳送到一個機器PLC。這還使得這一個PLC必須同時運行用于所有液壓軸線的幾個狀態反饋、閉環控制算法。于是，單個機器PLC向各個液壓控制閥發送命令或操縱(manipulation)。這種現有技術的集中控制體系結構的缺點在于，其導致遍及機器地對電纜進行布線的顯著成本，以及PLC面板中的顯著的布線復雜性。另外，需要成本高昂的高端PLC，以便同時協調所有的液壓軸線，并以足夠的控制速率運行幾個狀態反饋控制算法，從而實現各個液壓軸線的所需要的動態性能。另外，在現有技術中，作為對“集中控制體系結構”的改進，在某些現有技術的設施中，所有傳感器、控制閥與PLC的模擬接口已經被現場總線或網絡替換。這種設施可減少電纜布線成本和布線復雜性，因為幾個節點可以以環形拓撲連接到PLC。具有節點和PLC之間的數字通信的集中式控制體系結構的這種變型的缺點在于，控制更新速率現在受到現場總線或網絡的帶寬的限制。考慮到所有節點需要以8到16位字的形式連續地廣播其反饋值，并考慮PLC需要以8到16位字的形式連續廣播對控制閥的操縱，意味著信息能被傳輸的速率受到現場總線或網絡的恒定帶寬的限制。最終結果是，液壓軸線的性能受到從中央控制器接收的操縱的延遲時間的損害。
技術實現思路
對這些問題的解決方案在于使用本申請所公開的類型的“分布式控制體系結構”，其中，用于各個液壓軸線的狀態反饋控制算法在控制該特定軸線的液壓閥上本地地執行。“分布式控制體系結構”的優點在于，傳感器可直接連接到相關液壓控制閥，不再占用現場總線或網絡上的寶貴帶寬。另外，液壓控制閥能本地地產生其自己的命令軌道(trajectory)，而不需要從中央PLC接收，這進一步減小了現場總線或網絡上的數據傳送。由于狀態反饋控制算法嵌入在液壓控制器10的微處理器上，控制指令能以高得多的速率被執行，由此顯著改進了所述液壓軸線的動態性能。最后，中央PLC的響應性得到顯著簡化，允許使用復雜性較小且成本較低的單元。新的中央計算機成為管理(supervisory)PLC,其對各個液壓軸線的移動進行協調，而不再需要連續監視和連續操縱各個液壓軸線。作為替代地，管理PLC可將“Start Profile”位傳送到分布式控制器。分布式控制器將接收這 種“Start Profile”位，于是,執行其配置文件(profile),接著用“Profile Complete”位進行響應。新的管理PLC將會監視各個分布式控制器的狀態和故障狀態，如果任何分布式控制器產生故障標識，采取適當的動作。分布式控制體系結構中的網絡或現場總線通信流量由數字傳感器字和數字操縱字的連續廣播減小到狀態和故障位的周期性廣播。另外，示例性液壓控制系統的配置允許基于微處理器的控制算法由用戶編程，而不是專門由制造者編程。這允許編程中更大的靈活性，并保護用戶的知識產權。附圖說明圖I為連接到液壓致動器的示例性流體控制裝置的原理圖；圖2為一原理圖,其不出了控制電路板的模塊和多種輸入與輸出的布置；圖3為連接到一系列從致動器的示例性流體控制裝置的原理圖。具體實施例方式現在參照下面的討論以及附圖，詳細示出了對所公開的系統和方法的說明性途徑。盡管附圖示出了某些可能的途徑，附圖不必按比例繪制，某些特征可被放大、移除、或部分地以截面示出，以便更好地示出和解釋本公開。另外，這里給出的介紹不是為了窮舉或以其他方式將權利要求限制或局限到附圖所示出以及下面的具體介紹所公開的精確的形式和配置。另外，在下面的討論中可能引入若干個常數。在某些情況下，提供了常數的說明性值。在其他情況下，沒有給出具體值。常數的值將依賴于所關聯的硬件的特性、這些特性彼此之間的相互關系以及與所公開的系統相關聯的環境條件和運行條件。圖I示出了用于控制液壓致動器12的控制裝置10的原理圖。外殼14安裝到液壓控制閥16。控制閥16被示為側面透視圖。控制閥16對工作流體的流動進行控制，工作流體例如為液壓油，其被泵18加壓，通過控制閥16，最后到達液壓致動器12，并從致動器12回到返回槽20。在示例性實施例中，致動器12為液壓汽缸，其在圖1、2、3中被示為雙端汽缸，但可以為任何類型的合適的致動器。例如，致動器12可以為差動汽缸或液壓馬達。從控制閥16到致動器12的液壓軟管或管連接以用于連接到泵18的泵連接P、用于從控制閥到槽20的槽連接T以及用于從控制閥到雙端汽缸致動器12的軟管或管連接A、B示出。用于測量梭閥(shuttle valve)或滑閥(spool valve)(未示出)或其他類型的閥裝置的位置X的位移傳感器28被容納在控制閥16內。位移傳感器28連接到控制器電路板26，其將閥活塞的位置X轉換為電氣信號xi，該信號在控制器11中受到處理，并作為閥芯位置的實際值的處理位置被供給。微處理器32內的軟件功能與輸入和輸出接口以及控制器11的其他特征一起關于圖2更為詳細地討論。現在重新參照附圖中的圖1，示出了液壓連接到液壓致動器12的示例性液壓控制裝置10的原理圖。容納控制器11的外殼14被安裝到液壓控制閥16。控制閥16在側面透視圖中示出。控制閥16控制受到壓力的液壓油或其他工作流體從壓力泵18通過壓力線P到液壓致動器12、并經由槽線T回到容納槽20的流動。在圖I中，液壓致動器12被示為具有輸出軸22的雙動式液壓致動器，其在一個方向以及在相反的方向受到作用在連接到本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：K·E·阿爾斯特里恩，P·勞爾，B·W·羅布，
申請(專利權)人：伊頓公司，
類型：發明
國別省市：
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