高速开关阀控位置伺服系统的模式切换控制

针对高速开关阀阀控位置伺服系统在脉宽调制信号驱动下，存在控制精度差的问题，提出了一种“模式切换”算法以提高其控制精度。首先介绍了系统结构与工作原理，并在此基础上建立系统数学模型。分析了四个高速开关阀开、关状态组合形成的七种工作模式，舍弃两种会产生较大流量变化的工作模式，选择剩余的五种工作模式以满足微小位置误差调节的需求。设计了“PID+模式切换”控制器，使用位置误差的PID控制器输出值和主阀两腔压力作为工作模式切换的依据，通过工作模式的实时切换，实现了主阀的高精度位置控制。试验表明在跟踪幅值为4.5 mm,频率为0.5 Hz的正弦轨迹时，主阀最大跟踪误差、平均跟踪误差及标准跟踪误差分别为0.46, 0.08, 0.07 mm,与传统PID控制器相比，所提控制器能够获得良好的位置控制性能，且高速开关阀总的开、关次数也减少了38%。