脉宽调制中的颤振算法VIP免费

第45卷第4期2009年4月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．45NO．4Apr．2009DOI：10．3901／JME．2009．04．214脉宽调制中的颤振算法木朱玉田唐兴华(同济大学机械工程学院上海201804)摘要：脉宽调制以其高效、灵活、抗干扰等优势，成为电液比例阀的标准驱动方式。同时，通过给比例电磁铁施加颤振信号可改善阀心的动态性能。针对脉宽调制驱动中的频率和占空比两个控制参数，导出了低频时的寄生颤振计算式，结果表明其振幅和频率不能独立调节。高频时，通过改变占空比的方式可实现幅度和频率均可调的独立颤振。根据感性负载的电流特性，分别导出正弦波和三角波包络线的独立颤振计算式，数值仿真与试验结果相吻合。该算法特别适合于数字信号处理与控制系统。关键词：脉宽调制寄生颤振独立颤振算法中图分类号：TP271DitherAlgorithminPulseWidthModulationZHUYutianTANGXinghua(CollegeofMechanicalEngineering，TongjiUniversity,Shanghai201804)Abstract：Pulsewidthmodulation(PWM)hasboo．methestandardforelectro-hydraulicproportionvalveampfifiersforitisefficient,flexibleandanti-interference．Meanwhile．thedynamiccharacteristicsofaproportionalvalvec阻beimprovedbysuperimposingditherstothevalvecoil，AimingatthetWOcontrolparameters，thefrequencyandthedutymtioofthePWM，thealgorithmoftheparasiticditherinlowfrequencyPWMisdeduced．Theresultshowsthattheamplitudeandfrequencyofthedithercannotbesetindependently．InahighfrequencyPWM，ditherwithindependentflequencyandamplitudeCanbegeneratedseparatelybychangingthedutyratioofthepulses．Accordingtothecurrentininductiveloads，thealgorithmsfortwotypesofdither,Offcinsinewaveenvelopandanotherintrianglewaveenvelap，arededucedrespectively．Numericemulationagreeswiththeexperimentresult．Theflgorithmparticularlysuitsfordi亩诅lsign丑Jprocessingandcontrolsystem．Keywords：Pulsewidthmodulation(PWM)ParasiticditherIndependentditherAlgorithm0前言脉宽调$IJ(Vulsewidthmodulation，PWM)技术依靠改变脉冲宽度形成不同的驱动电流，具有效率高、接口简单、抗干扰等优点，广泛应用于比例阀、伺服阀、变量泵、变量马达等比例电磁线圈的驱动。PWM的控制参数通常有两个：频率厂和占空比D，前者根据被控对象确定，对于液压系统，通常在数百赫兹到数千赫兹；后者根据输出电流来确定，从零到100％对应控制电流从零到最大。比例电磁铁的阀心位移或推力正比于流经线圈的电流，若该电流固定不变，阀心位置也固定不动。’国家科技支撑计划资助项fl(2007BAFl0800)·20080514收到初稿-20081028收到修改稿．当改变电流时，阀心要克服静摩擦，从静止状态开始动作，故产生所谓的“粘滞”效应，增大了滞后，降低了响应速度和灵敏度。为此，常给阀心施加一个小幅振动信号，使其始终处于运动状态，将静摩擦转换为动摩擦，从而改善其响应速度和响应灵敏度，减小滞后。这一小幅振动称之为“颤振”。比例控制技术自20世纪60年代末开始应用，早期的比例放大器以模拟电路为主，80年代起逐步转向PWM驱动方式。随着集成电路技术的发展，自1975年美国SiliconGeneral公司开发了第一款PWM控制芯片SGl524以来，诸多集成电路厂商先后推出了带有多路PWM输出的单片机，可以通过简单编程来控制PWM的输出频率和占空比。然而，针对比例电磁铁等驱动的特殊要求，由于目前尚没有带有颤振输出功能的CPU面世，颤振信号通常由一个独立的正弦或三角波发生电路产生，然后叠加万方数据2009年4月朱玉田等：脉宽调制中的颤振算法215在PWM信号上，再经功率放大输出，驱动比例电磁铁。为了实现全数字化的PWM控制，通过对感性负载的分析，导出了纯软件方式实现带有颤振功能PWM输出的运算表达式。1颤振机理简言之，使输出给电磁线圈的电流按一定规律变化，即可形成所需要的颤振。对应于PWM输出的两个控制参数厂和D，有两种形式的颤振：寄生颤振和独立颤振。1．1寄生颤振当PWM的频率小于电磁阀的响应频率时，在相邻的脉冲之...