CN1083943C - 伺服控制泵压力变化的电子模板补偿 - Google Patents

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Abstract

本发明的构造和控制操作是设计为在每个泵循环中通过对泵压力特性采样来减小泵换向时的压力变化，计算出一个补偿运动模板，并应用此模板驱动泵的马达。该控制方法可用于具备下列特性的各种泵：正位移，往复的循环特性旋转马达驱动和一输出压力循环曲线永不降为零。

Description

伺服控制泵压力变化的电子模板补偿
本申请是1996年5月29日提出的美国申请序列号60/018,552的部分延续。
本发明涉及伺服控制泵压力经的电子模板补偿。
各种类型的泵多年来被用来输送和循环液体。在许多情况下，所希望的泵类型为一种活塞泵，但这类活塞泵其中一个不理想的方面是，这种泵的输出易于产生波动，结果或是需要补偿，或是容忍这种波动的存在。一种减小波动的偿试。见美国专利5,145,339，其内容作为参考。虽然这种结构总的来说比其它已有技术的设计先进，一些波动却仍然存在。
本发明的一个目的是提供一种活塞式泵，基本上没有波动，并且保持活塞泵的优点。
根据本发明的一个方面，一种多缸往复泵，由一旋转马达驱动，其特征在于，该多缸往复泵包括：
对每个泵循环的压力曲线采样的装置，
由所述采样装置计算出一个补偿压力曲线的装置，和
应用所述补偿压力曲线对所述马达进行控制的装置。
根据本发明的另个方面，一种控制一多缸往复泵的方法，该多缸泵由旋转马达驱动，其特征在于，该方法包括下列步骤：
对每个泵循环的压力曲线采样；
由所述采样装置计算出一补偿压力曲线；以及
通过应用所述补偿压力曲线控制所述马达。
其它的泵，包括齿轮泵和凸轮泵也至少存在一些波动。本发明可应用于所有这类泵，以减小波动。
本发明的构造和控制的操作用来在泵换向时减小压力变化，通过在每个泵循环中对泵压力特性采样，计算出一个补偿运动模板，并将此模板运用于驱动泵的马达。事实上，这种控制可用于任伺具备下列特性的泵，正位移，往复循环特点，旋转马达驱动和一输出压力循环曲线永不降为零。
该控制系统这样即可减小泵换向上的压力波动。另外它还能适应地改变运动模板来补偿一些状态变化，例如速率变化，材料变化(粘度，等)。它还能诊断泵的运行，疲劳和故障。
以前的制造无波动输出泵的偿试已使用了机械方法，例如上述美国专利5,145,399。补偿压力变化所做的偿试，是通过电子手段闭合速度环路或在电机上保持稳定转矩负载，这些方法是有反作用的，有过补偿的趋势，并由于系统的较大惯性而有过补偿和延迟的趋势。当压力变化有相对较快的波动时，特别是当泵达到较高流量和较高流速时，这种情况特别明显，为减小过补偿，可降低增益系数，但随之波动将被减弱而不会消失。
这种解决办法，即连续对泵的输出压力曲线采样和计算出一个正确的补偿运动模板，其目的是解决这两个问题。通过控制连续采样可补偿状态变化和诊断断泵的疲劳和故障。通过与压力变化同时修改泵的运动模板，可消除压力输出的过补偿。还有，通过调整相位该运动模板还可补偿系统中的机械滞后。
本发明的这些和其它目的及优点，将可从下面的描述，并结合附图，得以更全面的体现。附图中相同的参考标记在所有的几幅图中代表相同或相似的部件。
图1为一幅本发明的泵的控制简图。
图2为一实际响应和计算得出的补偿响应的曲线图。
图3为一单一补偿模板的曲线图。
图1所示为一系统10，包括一低脉冲双活塞泵12，由一伺服马达14驱动。当然，其它泵或电机也可应用。泵12的绝对位置可这样确定，通过一接近传感器16跟踪每个泵循环的泵的一个位置，然后一编码器确定出联于该泵的伺服马达的绝对位置。
一压力传感器18监测泵12输出的瞬时压力。一计算机20记录泵12的与其绝对位置相关的压力输出。通过分析泵的一个或多个循环的压力曲线，可确定一条关于位置的压力曲线，如图2。这样，可计算出补偿模板(亦见图2)，应用于马达产生无波动输出。
这种补偿分析可重复应用于系统的连续调整。通过连续地监测压力，任何超出泵的特性正常范围的状态都可识别出来，一适当的警报装置可指示错误。另外，不断增长的补偿可作为泵疲劳的迹象，在一适当时候，警报即会响起。
重要的是单一的相位提前是泵的一个特性。通过观察对于一个易于在运行中确定出的压力波峰输入的输出的响应延迟，即可确定该特性，例如输出可滞后一个输入马达/泵旋转的X度。
由此看来，一个单独的补偿模板可应用于大多数压力下降，其振幅和长度由压力下降幅度，面积和长度确定，这将显著降低模板在实时补偿所需之计算量。图3可对应于这样一个补偿模板。
应认识到，该控制系统还可做出各种变化和变型，而不脱离下述 所确定的本发明的实质和范围。

Claims (4)

1、一种多缸往复泵，由一旋转马达驱动，其特征在于，该多缸往复泵包括：
对每个泵循环的压力曲线采样的装置，
由所述采样装置计算出一个补偿压力曲线的装置，和
应用所述补偿压力曲线对所述马达进行控制的装置。
2、根据权利要求1所述的多缸泵，其特征在于进一步包括计算控制输入的相位滞后和补偿所述滞后的装置。
3、根据权利要求要求1所述的多缸泵，其特征在于进一步包括确定所述马达的旋转位置的装置。
4、一种控制一多缸往复泵的方法，该多缸泵由旋转马达驱动，其特征在于，该方法包括下列步骤：
对每个泵循环的压力曲线采样；
由所述采样装置计算出一补偿压力曲线；以及
通过应用所述补偿压力曲线控制所述马达。
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