一种基于ATmega16 的电液伺服阀反馈控制器设计方案

实测数据满足设计要求。电路中Q1、Q2接成达林顿管形式以增强三极管驱动能力。二极管D4防止在控制器故障被切除时伺服阀电流倒流入控制器。

4 故障切换电路

当系统发生故障时，系统需要切除控制器，不对输入电流做调节使其直接输入伺服阀。在此选用模拟电路切换开关MAX4660来实现。

MAX4660可作为单输入双输出选择或者双输入单输出选择的电流型CMOS开关芯片。切换速度极快，控制简单。具体参数为±15 V 供电;25 Ω的低开启电阻;1.5 Ω的最大导通电阻;150 mA持续电流;200 mA最大峰值电流;低功耗，3 mW.

控制逻辑如图6所示。故障切换电路如图7所示。

Input 为外部电流信号，作为单一输入端。Iout 和IAD 作为两个选择输出端。IAD 连接系统输入信号采集电路，Iout连接伺服阀。

当系统正常工作时，单片机给芯片6 引脚高电平，则Input与IAD接通，使单片机可以采集到输入电流并进行控制调节。当系统故障时，单片机给芯片6引脚低电平，则Input与Iout接通，使输入电流直接流入伺服阀。

5 系统控制算法

控制器采用传统的增量式数字PID控制算法，并对其作出一定的改进以改善其性能，方便参数整定。

传统增量式PID控制算法为：

这样，对多个参数的整定调节问题简化成了对一个参数KP 的整定。控制流程如图8所示。

6 系统软件设计

软件结构采用前后台系统设计，主程序是一个死循环结构，通过函数调用和全局变量与子程序进行参数传递[5].软件流程如图9所示。

输入信号为4~40 mA 电流信号，反馈信号为4~20 mA电流信号。电流信号若小于4 mA则认为信号处于死区，输入信号处于死区则控制器不予响应，输入信号不在死区而反馈信号处于死区则认为系统故障，切断控制器。

7 结束语

本文针对电液伺服阀在实践应用中的不足，设计了电液伺服阀控制器，显着提高了电液伺服阀在实践应用中的稳定性和精确性。经过现场实际测试，该控制器实现了控制电液伺服阀稳定精确地输出压力，解决了电液伺服阀输出压力摆动、输出压力不足或过大的情况。并且通过故障判断和故障自切除功能使系统工作更为可靠。