单片机在大磁致伸缩高精度电反馈同步阀中的应用

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% E, F( C3 N. t% A摘要:针对工程中两液压缸的高精度同步问题，本设计采用一种新型的功能材料,即大磁致伸缩材
料,作为阀的电机转换元件,并采用8051单片机采集与处理两液压缸的位移反馈信号,从而达到
高精度同步控制.阀的特性分析结果显示其能够实现两液压缸的高精度同步控制,并具有一定的抗
干扰能力.

关键词:同步阀; 8051单片机;高精度

. R: A) U; e' N2 l  G+ c2 u液压折弯机、锻压机、剪切机等大型设备中常需
要两液压缸的同步协调工作,以避免由于负载分布.
# S9 G7 C) o$ @- F+ [2 Q% P" {4 \不均匀或两液压缸位置不同步等使设备产生较大的
' D# O- i4 [; K$ V扭曲变形，从而导致设备损坏或失效.目前，控制两
- v& g" l7 ~; Y! W液压缸同步运动的方案有许多种,诸如双等排量液
压马达(泵)同步、分流集流阀同步、电液比例流量阀
/ y* d" \1 Z) E2 R同步等方案.本文介绍的是采用MCS-51 系列的
8051单片机采集两液压缸的位移反馈信号,并采用
6 F# W' R. |) I* SPI(比例积分)控制算法,对同步阀进行控制,从而实.
现高精度的同步控制，由于采用单片机作为主控制
元件，使得同步阀的结构得以简化，同步控制精度得
: b, h5 f$ {) }% a: Y* o+ V以提高.
; e/ G8 M+ t+ M" t: D1
系统工作原理1-4]
, U7 y6 Z$ |5 G/ ^6 ?; ^6 c0 C系统工作原理如图1所示.在初始位置,阀芯处
于中位,其对中由大磁致主控驱动器的永磁铁6来
. k/ j% p; r, g) s! f& G  G实现，弹簧4的作用除与电磁力相平衡外,还能消除
阀芯2与杠杆3间的间隙.
恒压油p。进入阀体1, 在阀芯2的作用下,分成
两路分别通过A,B阀口进入与其相连的液压缸，推
6 M& M& @/ P" D, a5 x6 h$ V动液压缸活塞杆运动.液压缸10,11 所承受的负载
+ S, b, b9 w4 s不均匀时,必将引起两液压缸的负载压力发生变化,
% {4 V* W. }+ H# ^1 H从而使通过负载压力大的液压缸的流量下降,通过
另一侧流量上升,导致两液压缸的位移不同步.而位
7 W* h5 n4 r; \/ l2 D/ t移传感器13, 14实时地将两液压缸的位移信号转换
- t* S6 r' t5 N" g成电压信号输出单片机9,经单片机比较得出液压
$ ~3 J3 Y6 ?+ M0 _& `, [$ x缸的位移偏差值,然后采用经典的PI( 比例积分微
) ?4 G4 G) s$ s分)控制算法,计算得出控制电流信号i,并输出给
大磁致主控驱动器.大磁致主控驱动器产生的位移
+ ?8 q/ c5 C" D经杠杆3的放大,推动阀芯移动,从而调节阀的开
口,控制进入两液压缸的流量,使得液压缸的位移迅
9 A$ O" s5 n  S速达到一致.
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采用8051单片机采集与处理两液压缸的位移反馈信号,从而达到高精度同步控制.