一種對液壓致動器進行控制的方法及微控制器的製作方法
2023-07-10 14:47:36
專利名稱：一種對液壓致動器進行控制的方法及微控制器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及用於對注塑機中所用的液壓致動器進行控制的方法及應用於該方法中的微控制器，具體涉及如何利用在致動器和/或液壓閥配油器(manifold)附近局部配置的處理器來對此類液壓致動器進行控制。
背景技術：
利用注塑機可以高速生產大量的塑料製品。例如廣泛使用的PET塑料飲料容器就是以每小時幾千隻的生產率進行生產的。在這些高速操作的過程中，各種注塑機部件(如卡模裝置、注射頭、各種控制開關及其它機械部件)是由諸多液壓致動器來進行傳動的。這些液壓致動器均被提供有能引起其某個內部隔板或活塞移動，進而驅動模塑裝置的加壓液壓油。對隔板運動的控制是利用一個控制閥來控制流入致動器的液壓油的流量來進行控制的。圖1所示為一種典型的控制閥。圖1中，液壓致動器2包括將一個活塞室分為6和8兩個分室的活塞4。活塞4的運動將驅動負荷10(其例如，可以包括模具和卡具機構)運動。位置傳感器12檢測負荷10的位置，並將反饋信號提供給系統控制器(詳見下文)。
液壓致動器2具有兩條分別允許液壓油從活塞室的兩個分室6和8流入和流出的液壓油路64和84。壓力傳感器66和86分別檢測油路64和油路84中的壓力，並將輸出信號提供給系統控制器。
來自壓力源(通常是一種液壓流體泵；圖1中並未示出)的液壓油通過液壓油路74輸送給閥14，同時液壓油也可以從閥14經液壓油路94流回儲油箱(圖1中同樣未示出)內。壓力傳感器76和96分別檢測油路74和94中的壓力，並將輸出信號提供給系統控制器。
閥14通過控制流經液壓致動器2各內腔的液壓油的流量來使活塞4向前或向後移動從而由此驅動負荷10。如圖所示，閥14具有分別與液壓油路64、84、74和94相連的控制口A、B、P和T。閥14還具有分別由電磁線圈146和148驅動以對閥內液壓油的流動進行控制的直流部142和換向部144。例如，當驅動直流部142與A、B、P和T口接通時，加壓液壓油將經油路74和64流入活塞室6並驅動活塞4頂出負荷10。另一方面，如果驅動換向部144與A、B、P和T口接通時，加壓液壓油將經油路74和84流入到活塞室8並驅動活塞4拉回負荷10。
在相關技術中，通過閥14來對液壓致動器進行控制是一種相對簡單的處理方式。例如，美國No.5062056專利(作為參考文獻收錄於本說明書中)表明此類致動器均可以由配置於距離注塑致動器較遠的位置上以使數據處理電路不會由於機器的高熱和振動而損壞的一個模擬信號處理器和/或一個可編程邏輯控制器進行控制。通常，為了保證負荷10在規定的工作範圍內移動，模擬信號處理器和/或可編程邏輯控制器將通過閥14對致動器2進行閉環控制。模擬信號處理器和/或可編程邏輯控制器從壓力傳感器單元66、76、86和96接收反饋信號，並從位置傳感器12接收位置信息，以根據預定的控制程序對閥14進行控制。通過從可編程邏輯控制器接收命令信號，模擬信號處理器還可以在致動器2的操作過程中改變操作參數，例如改變負荷10所用的成型時間和模壓時間。
可編程邏輯控制器存儲有多種用於讓模擬信號處理器對注塑機的模擬裝置進行控制的預定控制程序。該種可編程邏輯控制器還可以包含用於對注塑機中諸如數字電磁閥和接近開關等類型的數字裝置進行控制的電路。由此，可編程邏輯控制器便可以通過模擬信號處理器或直接通過數字裝置來對注塑機各部件進行控制。
然而，在』052號專利的控制方案中，需要模擬信號處理器和可編程邏輯控制器對注塑機中的所有部件執行命令並控制其操作。這就產生了處理瓶頸的問題。例如，可編程邏輯控制器可能會試圖同時對多種不同的模擬裝置執行閉環控制。通常，均是利用速度更快和功能更強的處理器來解決此類問題的。但是，此種高成本解決方案並不能完全解決現有致動器控制架構中所常會遇到的控制時序問題。
現有控制架構中的另一個問題是模擬信號處理器和可編程邏輯控制器的可靠性問題。如果這些裝置中的任何一個出現了故障，則整個機器就必須一直停機，直到確定故障位置、安裝好替換件並在其中寫入用於對該特定機器進行操作的專用程序為止。由於在每部機器中各個致動器均具有獨特的操作特性，所以在恢復全面生產之前，新安裝的處理器必須根據相應致動器的操作特性重新進行編程和/或重新參數化。
此外，用於在每個致動器的模擬信號處理器與可編程邏輯控制器之間進行通信的專用互連線路，將使布線過多而難於安裝、維護和檢修。
因此，對於注塑機中的液壓致動器，需要一種能夠對致動器提供快速、靈活、可靠控制的控制架構。
發明內容
本發明的一個目的就是通過提供一個配置於致動器附近的局部處理器來解決上述問題，使得控制功能部件能夠更靠近致動器而遠離中央處理器。優選地，其在每個液壓油分配閥配油器上直接安裝一個微控制器，且此微處理器將對耦合到那個閥配油器上的致動器進行控制。每個液壓致動器均由一個局部處理器控制，從而不需要再在致動器與模擬信號處理器和/或機器控制器(如可編程邏輯控制器)之間配接大量連線。從而能夠實現模塊化的控制子系統。另外，當任何一個安裝於閥配油器上的微處理器發生了故障時，只需要更換故障微處理器即可，而不需要另外更換中央控制器或其它的閥配油器微控制器。
根據本發明的第一方面，在另外還具有系統控制器和液壓閥配油器的注塑機中結合操作的智能型液壓致動器，包括一個響應液壓油流量和壓力而分別用於在第一位置和第二位置之間以直線或旋轉方式移動的、或產生作用力或扭矩的液壓致動器。微控制器位於所述的液壓閥配油器和液壓致動器中的至少一個的附近，以控制致動器在第一位置和第二位置之間移動。同時微控制器還被耦合到系統控制器上。
根據本發明的另一個方面，用於對具有(i)用於向液壓致動器提供液壓油的液壓閥配油器；(ii)一個系統控制處理器；以及(iii)用於檢測液壓致動器的工作狀況的傳感器；的注塑機中的液壓致動器進行控制的設備包括有一個處理器來對該致動器的運動進行控制。該處理器具有一個用於存儲至少一種由處理器運行來控制運動的控制程序的存儲器。該處理器安裝於閥配油器之上。命令輸入提供了從系統控制處理器到局部處理器的命令信號，而控制輸出則提供了從處理器到液壓閥的控制信號，由此實現對致動器的控制。
根據本發明再一個方面，注塑機包括用於執行注塑操作的多種注塑部件，以及一個用於控制這些注塑部件完成注塑操作的系統控制處理器。提供有多個液壓致動器以分別移動相應的注塑部件，而多個閥則分別向該組液壓致動器提供液壓油以使這些注塑部件發生移動。由閥配油器統一向該組閥提供液壓油。處理器被安裝在與如下各部件中的至少一個相鄰的位置上(i)閥配油器，(ii)該組閥中的至少一個。處理器被耦合到該組閥中的每一個以及系統控制處理器上。該處理器存儲了一種用於對耦合到其上的每個液壓致動器進行控制的控制程序，而處理器則根據所存儲的控制程序和從系統控制處理器收到的命令信號來對該組閥進行控制。
根據本發明的另一方面，用於對從可控閥和閥配油器中獲取液壓油的液壓致動器進行控制的方法包括如下步驟(i)在靠近閥配油器的位置上安裝一個微控制器，(ii)在微控制器中存儲用於對液壓致動器的運動進行控制的控制程序，(iii)向微處理器提供來自用於對液壓致動器工作特性進行檢測的傳感器的反饋信號，(iv)向微控制器提供來自系統控制處理器的命令信號，(v)在微控制器中計算控制信號以控制相應的可控閥使液壓致動器移動，其中微控制器能夠根據一種或多種反饋信號、命令信號以及所存儲的控制程序計算出控制信號。(vi)將控制信號傳送給可控閥。
根據本發明的另一方面，其提供了一種用於對具有一個閥和一個反饋傳感器的液壓致動器的非線性特性進行控制的裝置，其包括一個用於存儲與控制閥和處理器的操作特性有關的多維數據的存儲器。處理器接收來自反饋傳感器的反饋信號，並根據所接收到的反饋信號從存儲於存儲器中的多維數據確定操作數據，隨後處理器為了對液壓致動器的非線性特性進行控制而通過對操作數據進行反函數運算產生控制信號，並將控制信號輸出給控制閥。
本發明的另一方面涉及用於控制液壓致動器的裝置，其包括耦合到致動器上並通過控制流過該閥的液壓油的流動來使致動器發生移動的第一控制閥；同時耦合到第一控制閥和致動器上並通過控制流過第一控制閥和第二控制閥的液壓油的流動使致動器發生移動的第二控制閥；以及安裝在這些閥的相鄰位置上、用於對第一控制閥和第二控制閥進行控制以引發致動器的再生控制和非再生控制的微控制器。
本發明的另外一個方面特徵在於至少具有一種用於存儲指令集的計算機可讀存儲介質，其中該指令集通過執行如下步驟而使微處理器能夠對液壓致動器和注塑機進行控制(i)存儲一種控制程序，該程序根據來自至少一個用於對致動器的操作參數進行監控的傳感器的反饋信號來提供控制信號，(ii)接收來自各傳感器的反饋信號，(iii)接收來自注塑系統控制處理器的命令信號，(iv)根據所接收到的命令信號修正所存儲的控制程序，(v)根據所存儲的控制程序和修正後的所存儲控制程序中的一種程序產生致動器控制信號。
通過接下來結合附圖對優選實施例所作的詳細說明將會更清楚地理解本發明，其中圖1所示為注塑機中所用的典型液壓致動器和控制閥的簡要示意圖；圖2所示為根據本發明的第一實施例的簡要方框圖；圖3所示為用於例示根據本發明的某一實施例的比例閥流量與行程之間關係的曲線圖；圖4所示為用於例示根據本發明的某一實施例的流速與所需值之間關係的曲線圖；圖5所示為用於例示根據本發明的某一實施例的經補償流速與所需值之間關係的曲線圖(r＝0.5)；圖6所示為用於例示根據本發明的某一實施例的經補償流速與所需值之間關係的曲線圖(r＝1.0)；圖7所示為用於例示根據本發明的雙閥實施例的簡要方框圖；圖8所示為液壓致動器的非線性特性補償示意圖；具體實施方式
接下來將針對如何控制注塑機中的液壓致動器(既可採用直線運動方式也可採用旋轉運動方式)來對本發明進行說明。然而，本發明並不僅局限於注塑機，其可以解決各種應用中所有與致動器控制有關的問題。例如，如下所述的流體便可以是任何一種用於控制致動器的常用液體或氣體。本發明範圍將由所附的權利要求而並不是由所詳細說明的優選實施例來確定。
本發明特徵在於用以提供本地化控制，提高可靠性，減少液壓致動器控制系統中的布線的計算機、處理器、微控制器、或安裝於液壓油閥配油器和/或致動器上的微處理器。將處理器安裝在閥配油器和/或致動器上將使得處理控制單元的處理和控制功能性能夠被併入到集成機械裝配組件中(其包括具有數字式(開閉型切換)、比例和伺服功能部件的液壓控制閥、相應的閥驅動器電子器件、以及用於壓力檢測的壓力傳感器和用於致動器位置檢測的直線/旋轉運動傳感器)。因此，無需佔用系統控制資源就能實現本地化的閉環控制系統。除了提供上述處理控制功能之外，單板計算機還具有通過離散控制信號(數字的和/或模擬的)或能夠使本地微處理器與系統控制處理器和/或工廠內所安裝的其它處理器聯網的現場總線來進行通信的能力。對於現場總線或器件級網絡，微控制器可以通過光纖電纜、雙鉸線或其它通信裝置來實現非集中式連接。現場總線所實現的非集中式網絡能力將大大提高控制系統的靈活性。
通過引入計算機以及增加安裝於局部閥配油器和/或致動器上的處理器的通信能力，將使其能夠儘可能分別靠近散布於系統內的各致動器來分配智能處理控制。利用此類具有整體式現場總線連接性的安裝於閥配油器上的處理器便可以實現對整個系統的分散控制。通過在局部微處理器上增添單板智能(計算)功能將能夠提供對子系統的局部控制。其將使專用控制技術和處理知識得以利用，同時其還是開放型的從而能夠很容易地接入其它子系統以進行系統集成。諸如流速線性化(詳見下文)和動態閥塞斷面適配(詳見下文)等專用控制技術也可以被移植到局部單板計算機上。此外，單板計算機還提供了用於局部子系統各部件的附加診斷功能以及用於質量控制和監測的數據採集功能。單板計算機降低了系統控制處理器的複雜性並提高了系統的模塊化程度。現在，當某一局部子系統發生了故障時，將不再需要使整個機器停機來對整個控制系統進行重新配置。而是通過替換局部微控制器和/或重新編程來快速地排除子系統的故障，並使整個機器恢復正常生產。
本優選實施例引入了安裝於為多個控制閥提供液壓油的液壓閥配油器(液壓閥配油器同時還與多個液壓致動器相互耦合)上的單板微控制器。閥配油器與系統控制處理器之間的控制和反饋信息的通信是利用離散的模擬或數字式輸入和輸出信號來實現的。另外引入標準化工業現場總線可以在減少連線的同時提高其通訊能力。由於每個子系統只有一個單獨的通訊節點，因此其將大大減少用於支持多種現場總線裝置的開銷，從而使控制系統能夠作出響應速度更快的控制決策。由此，液壓閥配油器將成為能夠完成其它閥配油器所不能實現的功能的「智能型」閥配油器。由於降低了對系統控制處理器處理能力的要求，所以系統性能和速度將得到整體性的提高。當利用現場總線來連接閥配油器微控制器和系統控制處理器時，對於具有多種部件的複雜閥配油器，系統成本將顯著降低。閥配油器子系統的局部控制因而能夠使對應於每個單獨部件的出廠定標參數以及工作特性曲線可以被存儲在單板微控制器的存儲器中。由此使其能夠利用高級控制策略和算法對局部子系統另外進行微調，例如，可以對由傳感器和控制元件的測量值所得的反饋信號進行線性化。此外，僅僅通過修正存儲於微控制器中的數據就可以實現元件的替換。此操作可以通過將存儲於一種或多種諸如磁碟、CD-ROM、磁帶、預編程序微控制器、EEPROM、磁光設備等類型的計算機可讀存儲介質中的一個或多個軟體程序裝入微控制器中來實現。也可以將程序通過網絡連接從系統控制器下載到微控制器，或直接下載到局部微控制器中。
優選實施例的結構附圖2是根據本優選實施例的一種結構的簡要方框圖，其中與如上所述參照圖1所說明的結構相同的結構將標註相同的圖注。圖2中，液壓閥配油器202從一個壓力源204(如一臺泵、或一個儲油箱和泵)接收加壓液壓油，並將液壓油回流到一個油箱206中。壓力管路和回流管路從閥配油器202開始延伸到用於對各液壓致動器進行控制的各個控制閥處。圖2中，閥配油器202向圖1中所說明的上述控制閥14提供加壓液壓油和回流液壓油。
微控制器210緊鄰閥配油器202(如一米以內)以控制閥14的操作，進而對致動器2進行控制。微控制器210也可以對與閥配油器202相連的其它控制閥和致動器進行控制。圖2例示了安裝於閥配油器202上的微控制器210，其中可以將該微控制器安裝在與閥14或致動器2相鄰的位置上。只要微控制器是以局部方式來進行安裝的，便能夠以實現根據本發明的處理方式的優點。
如圖2所示，微控制器210與壓力傳感器66、76、86和96相連以檢測流入和流出閥14的流體的壓力。微控制器210也接收來自與負荷10相耦合的位置傳感器12的位置信息。微控制器210也可以接收來自用於對由該微控制器進行控制的液壓致動器的各種操作特性進行檢測的其它系統傳感器的反饋信號。因此，微控制器210可以通過控制閥14來對致動器2進行閉環控制。具體地說，微控制器210具有一個ROM(未示出)和一個RAM(也未示出)，其中存儲有一個或多個控制程序，微控制器210執行這些程序以控制閥14的電磁線圈驅動器146、148。由於微控制器210含有所有必需的程序並接收所有必需的反饋信號，所以其不必訪問系統控制處理器216便能夠進行控制。微控制器210向系統控制處理器216提供反饋、狀態、和操作信息，而系統控制處理器216則能夠相應地命令微控制器210切換控制程序或修正所正執行的程序。當需要在微控制器210中安裝新的控制程序時，可以在各閥配油器處以局部方式進行安裝，也可以通過系統控制處理器216來進行安裝。
微控制器210優選地包括D/A和A/D電路，以使其能夠對子系統液壓致動器所需的模擬驅動器和數字驅動器進行局部控制。
微控制器210可以採用任何用於嵌入式控制的市售微控制器，如一個具有1G ROM和62M RAM的Pentium II處理器。該微控制器可以被稱作微處理器、計算機、處理器、或為注塑技術中的技術工人所熟悉的其它術語。然而，基於其在本技術領域中的特定含意，優選使用微控制器這個術語。
系統控制處理器216對注塑機進行總體的處理控制，並對提供給微控制器210的控制信號進行調度。這些信號可以包括用於根據具有某壓力極限的流速簡表(profile)來計算到控制閥的最小輸出量的信號。系統控制處理器216可以從微控制器210和/或位置傳感器12接收反饋信息。此信息可包括實際壓力、當前位置等等。系統控制處理器216另外還從人機界面接收信息，如操作員設定的流速簡表、壓力極限、溫控設定點等。將這些信息提供給微控制器210，隨後由其決定到電磁閥驅動器146和148的正確輸出。
圖2所示的控制架構，提供了對注塑機進行控制的極大靈活性。致動器控制功能可以駐留於微控制器210和/或系統控制處理器216中。在具有許多子系統的機器中，大多數控制功能將被轉移到單獨一個(或多個)微控制器210中。而如果是在具有較少子系統的機器中，則系統控制處理器216也可以執行某些機器控制功能。
可以將微控制器210安裝在具有一個單閥的相對簡單的系統中，其中微控制器存儲有用於控制單個致動器的最低限度下的控制程序。或者也可以把微控制器210作為一個用於控制多個閥、多個控制軸的複雜控制器來進行安裝，其中同樣存儲有用於每個致動器的控制程序以及用於使所有子系統致動器的操作保持同步的控制程序。微控制器210可以存儲如下的控制程序如給定壓降下閥排量與流量的關係；對每個致動器的集中處理及能量調度；利用集成壓力傳感器進行的壓力和/或作用力閉環控制；所謂的「自知(sanity)」檢測(即自檢)，如致動器速度與與來自位置傳感器12的位置信息的關係；規定的接口協議；互不相同的致動器行程(線性的)、面積(線性的)和幾何位移(旋轉性的)；理論摩擦力、固有頻率等；以及物理極限(位移極限、速度極限、加速度極限、衝擊(jerk)極限、作用力極限、壓力極限、壓力變化率極限等)。
事實上，如圖2所示，可以將微控制器210標準化以適用於任何一種用於對諸如圖2所示的簡單致動器進行控制的閥配油器。對於不同規格的控制閥和致動器，控制程序除了在啟動期間所需輸入的初始化參數(致動器和閥信息)之外可以完全相同。
優選地，系統控制處理器216和微控制器210之間是利用現場總線進行連接的。其是一種可以由光纖電纜、雙鉸線或其它適宜通訊器材所構成的雙向總線。現場總線能夠處理高速信息交換，因而能夠提供系統控制處理器216與微控制器210之間的實時控制。系統控制器216可以向微控制器210發送控制信號以，諸如初始化處理信號、調度信號、更新控制程序等。而微控制器210則可以相應地將反饋信號，諸如閥狀態、壓力級別、位置傳感器狀態、所存儲的可靠性信息等，發送給系統控制處理器216。
非線性補償液壓致動器具有非線性特性，諸如由於控制閥與油缸活塞之間液壓油量的體積變化以及隨壓力變化的流量所引起的液壓油稠度的變化，但是為了進行有效的參數控制，致動器應在線性區域中進行操作。例如，非線性特性可能會導致控制能力降低，甚至閉環控制不穩定。通過在液壓閥配油器附近提供增強的處理能力，每臺液壓致動器的非線性特性均能夠得到補償以確保系統能夠可靠運行。微控制器210可以存儲用於對這種非線性特性進行補償以確保對閥進行線性控制的控制程序。參考下圖8，根據本發明的補償方法，將利用一個能夠在控制器中被實現的近似反函數f-1來對主要的非線性值f進行補償。根據圖8，常規的致動器輸入U將被一個能夠使U和Y之間的關係近似為線性的「經校正」值所代替。這裡GA表示控制閥的動態值，GP表示機械系統，X則表示處理狀態和變量。
非線性關係f-1形式如下Uc＝U·f-1(x) …(1)x2＝Uc·KA·f(x) …(2)和x2＝K·U…(3)其中K表示所確定的線性化系統的增益，KA表示輸入系統的增益GA。與GP(控制閥相對於機械系統動態值)的時間常數相比，控制閥的動態值GA常可忽略。如果f(x)能夠提供精確的近似，則其便可以獲得良好的、魯棒的補償結果。
流速線性化考慮到如下的銳緣噴孔關係q1=kva(xv)ps-pl(4)]]>其中q1＝負荷流量 a(xv)＝相對於給定閥行程位置xv的噴孔面積ps＝供給壓力pl＝負荷壓力
Cd＝閥的流量特性ρ＝流體密度單閥/單軸/最低限度的自身知識(self knowledge)/最第限度的軸知識在固定的壓降下，控制閥的流量特性與控制閥行程之間的關係(見圖3)駐留於智能化閥配油器控制器中。利用此特性，通過確定當前壓降、以及利用如下的公式將控制閥特徵壓降換算為實際壓降可以計算出流經控制閥的實際流量Qactual=QcharacteristicPactualPcharacteristic(6)]]>公式4可被重寫為q1=kva(xv)rpsps-plrps=kva(xv)rpsf(px)(7)]]>其中r＝補償率f(px)＝相對於滑閥位置x的壓力值px＝f(ps，pl)且通過選擇一個反函數f-1(px)=rpsps-pl(8)]]>補償流量將滿足下列公式q1c=kva(xv)ps-plf-1(px)=kva(xv)rps(9)]]>參數r用於調節控制閥的流量增益。控制閥的流量增益是由系統壓力和噴孔開啟的最大口徑限定的。如下的流量參數曲線將有助於說明基於不同r值的補償效果。
圖4所示為用於例示未經補償的流速與所需值之間關係的曲線圖。通過增大r值，能夠增加流量增益直到達到飽和極限為止。若pl大於二分之一的供油壓力值，則隨著r值大於0.5，流量增益將由於控制閥的飽和而開始顯示非線性特徵。為了獲得合適的性能，r值將限於1之內。
圖5所示為用於例示r＝0.5時經補償後的流速與所需值之間關係的曲線圖，圖6所示則為用於例示r＝1時經補償後的流速與所需值之間關係的曲線圖。
動態閥塞斷面(spool cut)微調由於閥塞(spool)是單一部件，所以控制一個軸的單閥在各個閥接口(即P、T、A和B)之間具有固定的關係。通常，將閥塞斷面(spool cut)(導向油缸室的噴孔的斷面)調節到使油缸容積比為2∶1，或10∶1等比值的位置上。這種固定的閥門開口比例對於常速度情況效果很好，但在構建好系統之後，通常便無法再調節閥門開口的比例了。
解決此問題的一種途徑是採用兩個三通(P、T和A)比例(伺服)閥(如圖7所示，閥72和閥74)。這些閥72和74在P、T和A口處與壓力傳感器66、76、86和96相連，由此使其能夠查表測算(profiling)致動器油缸(其也可以是一種旋轉致動器)的壓力或流入和流出量。該系統可以用於1.在某些情況下以再生方式對軸進行控制(即，從一個閥向另一個閥回流液壓油)；對於其它情況，以非再生方式對軸進行控制(即，將液壓油回流到儲油箱)。
2.查表測算致動器中的壓力以使系統獲得最佳的加速度、速度、作用力控制、減速度、衝擊等。
表1順序圖表
本實施例為軸控制提供了一個附加自由度。本實施例能夠無縫地調節從與控制閥的動作無關的油缸各側油缸流入壓力管路和回流管路中的液壓油量。附加的控制自由度使其不再需要對單獨一個控制閥的閥塞斷面進行專門的設計。
本實施例根據到軸的所需流量及供油和負荷壓力動態地調節閥門開口。此控制操作是以局部方式(在閥配油器微控制器中)來完成的，因而將不會使系統控制器增添任何處理開銷。控制算法的複雜性對系統其它部件是透明的。可以將該組件視為具有適用於任何應用的最優閥塞斷面設計的單一控制閥。
附加方案一種具有嵌入式微控制器的智能型閥配油器，其允許該微控制器「學習」與之相連的系統，並存儲「學習」所得的特徵信息以便對致動器作更精確地控制。所存儲的此類特徵信息的一些例子包括·軸的靜態和動態摩擦力，及動態摩擦力是如何隨速度、位置、和/或時間變化的；·與上一次對系統進行操作相比，摩擦力的變化量；·軸摩擦力隨時間的變化趨勢；(由此將使其能夠對控制系統進行調節以及預測性維護)·有效的軸質量，及隨時間的變化量；以及·軸在不同位置(油體積、質量)上的固有頻率。
局部微控制器還可以存儲另外的操作參數以進一步提高精度。可以將這些參數提供給系統控制器，以由其對系統操作進行類型更廣地控制。例如，可以由局部微控制器來確定如下參數，並將其存儲於其中和/或發送給系統控制器·致動器位移極限；·致動器速度極限；·致動器加速度簡表；·致動器衝擊極限；·壓力極限；·壓力變化率簡表；以及·壓力變化率極限。
另外，也可以將局部微控制器所產生的下列參數存儲於該微控制器內，並將其傳送給系統控制器，以便讓操作員在注塑機操作中利用其進行控制。
·致動器位移；·流速簡表和作用力極限；·作用力簡表和速度極限；以及·加速度簡表。
接下來的表A和B列出某些致動器和/或系統參數，這些參數由安裝在靠近致動器的位置上的局部微控制器進行控制。
表A系統參數
表B速度和作用力極限 總之，本文所說明的是一種由局部處理器進行控制的智能型液壓閥配油器，其將控制功能部件就近分配給各受控單元，從而改進了系統處理性能，提高了可靠性，為更新/檢修提供更大的系統靈活性，並減少了系統停機時間。
儘管根據特定的優選實施例對本發明進行了說明，但其應被理解的是本發明並不僅局限於所公開的實施例。相反，該發明意欲涵蓋如下權利要求的精神和範圍內的所有改進型和等價配置。所附加的權利要求的範圍將給出最廣泛的解釋，從而將包括所有改進型及等價結構和功能。
權利要求
1.一種對液壓致動器進行控制的方法，所述的液壓致動器由控制閥和閥配油器供給液壓油，其特徵在於，包括下列步驟在靠近閥配油器的位置上安裝一個微控制器；在微控制器中存儲用於對液壓致動器的運動進行控制的控制程序；將來自至少一個用於對液壓致動器的操作特性進行檢測的傳感器的反饋信號提供給微控制器；將來自系統控制處理器的命令信號提供給微控制器；在微控制器中，計算用於控制控制閥進而使液壓致動器發送移動的控制信號，所述微控制器能夠根據一種或多種反饋信號、命令信號、及所存儲的控制程序來計算控制信號；以及將控制信號傳送給可控閥。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，安裝微控制器的步驟包括在閥配油器上安裝微控制器的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，另外包括如下步驟將反饋信號存儲在微控制器中；以及將來自微控制器的所存儲反饋信號傳送給系統控制處理器。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，另外包括利用所述微控制器對多個液壓致動器控制閥進行控制的步驟。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述微控制器根據所存儲的控制程序和反饋信號來對可控閥進行閉環伺服控制。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，微控制器根據反饋信號產生控制程序數據。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，另外包括將來自系統控制處理器的控制程序數據傳送給微控制器的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述微控制器控制所述可控閥以使所述液壓致動器以直線或旋轉方式運動。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述微控制器控制所述可控閥以線性化所述液壓致動器的非線性特性。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，液壓致動器具有一個附加可控閥，且其中所述微控制器對兩個可控閥同時進行控制，以提供對液壓致動器的再生和非再生控制。
11.一種應用於如權利要求1所述的方法中的微控制器，其特徵在於，所述的微控制器通過執行下述步驟對注塑機中的液壓致動器進行控制存儲能夠根據來自對所述致動器的操作參數進行監控的傳感器的反饋信號提供控制信號的控制程序；接收來自各傳感器的反饋信號；接收來自注塑系統控制處理器的命令信號；根據所接收的命令信號修正所存儲的控制程序；根據所存儲的控制程序和修正後的所存儲控制程序中的一個產生致動器控制信號；將控制信號輸出給致動器。
全文摘要
本發明提供一種對由控制閥和閥配油器供給液壓油的液壓致動器進行控制的方法及應用於該方法中的微控制器，其包括的步驟有在靠近閥配油器的位置上安裝一個微控制器；在微控制器中存儲用於對液壓致動器的運動進行控制的控制程序；將來自至少一個用於對液壓致動器的操作特性進行檢測的傳感器的反饋信號提供給微控制器；將來自系統控制處理器的命令信號提供給微控制器；在微控制器中，計算用於控制控制閥進而使液壓致動器發送移動的控制信號，所述微控制器能夠根據一種或多種反饋信號、命令信號、及所存儲的控制程序來計算控制信號；以及將控制信號傳送給可控閥。
文檔編號F15B11/028GK1515400SQ0215964
公開日2004年7月28日 申請日期1999年10月15日 優先權日1998年10月16日
發明者克里斯多福·崔, 伊恩·克魯克斯通, 克里斯多福 崔, 克魯克斯通 申請人:哈斯凱注塑系統有限公司