机械工程学报

作者：王佩, 程雨旺, 李新浩, 姚静, 吴柳杰

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;2. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室 秦皇岛 066004;3. 先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心 秦皇岛 066004;4. 宁波赛福汽车制动有限公司 宁波 315121

关键词：数字流量控制单元,脉冲数调制,脉码调制,脉冲宽度调制,编码构型,流量控制；

基金：国家自然科学基金(51975507)、河北省教育厅在读研究生创新能力培养(CXZZBS2022141)和河北省教育厅科学研究(QN2024237)资助项目。

基于并联数字阀的数字流量控制单元(Digital flow control unit，DFCU)是数字液压系统的核心控制部件，在编码开关控制下DFCU开关组合数量随编码位数呈指数增加，面临控制计算量大、流量分辨率受限的问题。因此，提出等编码DFCU编码变换方法，通过减少编码位数缩小最佳开关组合搜索空间，减少控制计算量，并设计基于代价函数的编码开关控制、脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)及其组合的多种控制器，提高流量分辨率保证控制精度。基于高速开关阀静态特性测试，拟合得到其流量-占空比-压力三者之间数学模型。以7-bit高速开关阀组成的等编码DFCU作为研究对象，利用不同高速开关阀数量的组合控制，变换为4-bit裴波那契编码和3-bit二进制编码，并分析编码变换前后的脉冲数调制(Pulse number modulation，PNM)、脉码调制(Pulse code modulation，PCM)、PWM及复合控制器的流量输出特性。试验结果从控制精度、计算量、切换次数的对比表明，DFCU在编码开关控制方式下以较少的启闭次数可实现离散流量有级输出，编码构型变换后可有效减少计算量，切换次数与冲击略有增多；PWM控制可实现近似连续的流量输出，但压力脉动和切换次数远高于编码开关控制；变换后的编码开关与PWM复合控制不仅提高了流量控制精度，可以实现与PWM控制精度基本一致的流量输出，且切换次数远小于PWM控制方式并可以减少控制周期内的计算量。

来源：2024年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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