[发明专利]一种超磁致伸缩电液伺服阀驱动机构控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种超磁致伸缩电液伺服阀驱动机构控制系统，适用于机械领域。

背景技术

电液伺服系统具有单位功率质量小、力一质量比大、工作频带宽、鲁棒性好和抗过载能力强等优良特性，在现代航空工业、汽车工业等领域得到了广泛地应用。电液伺服阀(ElectroHydraulic Servo Valve ,EHSV)是电液伺服系统最重要的部件，它是沟通电子器件和液压器件的桥梁，对整个系统的动态性能起着决定性的作用。

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,CMM)是一种能够在外磁场作用下发生较大变形的新型磁功能材料，具有响应速度快、能量密度大、居里温度高等一系列优良特性，将CMM运用于EHSV驱动机构之中所设计而成的超磁致伸缩电液伺服阀，具有结构紧凑、精度高、响应速度快的特点，其最大输出流量达2 L/min，带宽可达650Hz (-3dB)。

发明内容

本发明提出了一种超磁致伸缩电液伺服阀驱动机构控制系统，该控制系统基PicoScope2203数字示波器和STC89C51单片机，通过上位机发出指令，既能实现高频下任意波形的开环控制，又能够实现占空比可调的闭环PWM控制。此外，该控制系统的集成度很高.操作也比较便捷。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统硬件部分分为控制、驱动和采集三大部分。

所述控制部分的作用是根据上位机的指令产生相应的控制信号，处理键盘响应，接收采集部分采集到的电信号，主要由PC机、PicoScope2203数字示波器、STC89C51单片机组成。PicoScope2203数字示波器由英国Pico Technology公司生产，集成了信号发生器、A/D ,D/A转换器、示波器的功能。无需单独供电，通过计算机数字量控制，可以实现士2V以内任意波形输出和双通道士 20 V以内电压信号的采集。在控制系统中，Picoscope2203被用于产生周期性激励信号，并接收传感器采集到的位移、力反馈信号;STC89C51单片机是一种低功耗，高性能的8位单片机。片内带有4K字节的闪速可编程及可擦写储存器(EPROM)，可以在线对存储器进行重新编程。在控制系统中用于实现伺服阀的PWM控制。

所述驱动部分由CF800功率放大器和CMM驱动机构组成，用于将控制信号进行放大，并驱动CMM机构产生位移，进而带动阀芯运动。

所述采集部分由HN808电涡流传感器及其前置器、YDL-1X石英晶体压电力传感器、电荷放大器组成，用于采集阀J-.产生的动态位移和力信号，并转化成电信号，反馈给控制部分。

所述PicoScope2203数字示波器中对于驱动信号波形的选择有两种方式，一种选择固定波形：仪器内置波形包括方波、正弦、锯齿波信号;另一种是通过任意波形产生模块(Arbitrary Waveform Generator, AWC)，首先生成一组描述所需波形的序列，其元素为0~255之间的整数(即每个元素均为BYTE型变量)，然后设置信号的频率和幅值等参数以及读取波形序列的长度。仪器会根据上述参数和序列描述的波形，周期性的产生所需要的激励信号。

所述控制系统的采集部分综合利用3种采样模式，可以拓宽控制系统的使用范围。Block模式用于测量系统的瞬态响应；Streaming模式用于测量系统的稳态响应。并且，装载了各种传感器的灵敏度后，可以直接得到各待测量的变化曲线；ETS模式主要用于触发器的设置。

所述PWM控制采用STC89C51单片机来实现，该型号的单片机没有专用的PWM硬件资源，所以采用定时器方式，在P2.1端口产生，其频率和占空比通过串日通信的方式由上位机指定。

本发明的有益效果是：该控制系统基PicoScope2203数字示波器和STC89C51单片机，通过上位机发出指令，既能实现高频下任意波形的开环控制，又能够实现占空比可调的闭环PWM控制。此外，该控制系统的集成度很高.操作也比较便捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制系统结构图。

图2是本发明的信号驱动部分程序流程图。

图3是本发明的数据采集部分程序流程图。

图4是本发明的PWM控制部分程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统硬件部分分为控制、驱动和采集三大部分。