中图分类号：

TP271

Dither Algorithm in Pulse Width Modulation

ZHU Yutian TANG Xinghua

(College of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai 201804)

Abstract

：

P

ulse width modulation (PWM) has become the standard for electro-hydraulic proportion valve amplifiers for it is efficient,

flexible and anti-interference. Meanwhile, the dynamic characteristics of a proportional valve can be improved by superimposing

dithers to the valve coil. Aiming at the two control parameters, the frequency and the duty of the PWM, the algorithm of the

by-product dither in low frequency PWM is deduced. Result shows that the amplitude and frequency of the dither cannot be set

independently. In a high frequency PWM, dither with independent frequency and amplitude can be generated separately by shift the

duty of the pulses. According to the current in inductance loads, the algorithms for two type of dither, one in sine envelop and another

in triangle, are deduced respectively. Numeric emulation agrees with the experiment result. The algorithm particularly suits for digital

process and control system.

Key words

：

Pulse width modulation (PWM)

By-product dither   Independent

dither   Algorithm

0

前言

*

脉宽调制

(

Pulse width modulation

, 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

f

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目

(2007BAF10B00). 20071114

收到初

稿

,20080720

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

Silicon General

公司开发了第一款

PWM

控制芯片

SG1524

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