[發明專利]基于模糊專家規則的電動執行機構智能控制方法

無效

• 申請號: 200710150256.0
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101201590A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 趙輝;岳有軍;王紅君
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;G05D3/20
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

【技術領域】：

本發明屬于工業儀表控制技術領域，特別涉及一種基于模糊專家規則的電動執行機構智能控制方法。

【背景技術】：

電動執行機構是一類用于對壓力、流量、溫度進行調節的終端控制儀表，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等行業。電動執行機構是工業過程控制中的重要設備，它接收來自調節器的模擬信號(一般是4～20mA電流信號)或上位機的數字信號，將其轉換為電動執行機構相應的角位移或直線位移輸出，去驅動閥門、擋板等動作，實現對各種過程參數的自動控制。但隨著國內工業自動化水平的日益提高，對電動執行機構技術性能的要求亦越來越高，迫切需要新一代的智能化電動執行機構來代替目前使用的產品，以提高自動化程度和生產效率。

【發明內容】：

本發明的目的在于提供一種基于模糊規則的電動執行機構智能控制方法，能夠根據現場工況和閥門的狀態，運用模糊規則調節停車位置，保證電動執行機構控制精度。

本發明應用智能控制理論與技術，制定模糊專家規則，設計適用于電動執行機構的智能控制方法。硬件采用Microchip公司的高性能數字信號控制器dsPIC6012A及其外圍電路，實現信號的高精度和快速處理，更好地提高電動執行機構的智能化、微機化水平，并能保證電動執行機構具有較好的實時性可靠性，更好的適應現代工業的發展要求。

本發明提供的基于模糊專家規則的電動執行機構智能控制方法，包括：

第一、初始化：用于完成系統初始參數設置、中斷設置；

第二、數據采集與處理：通過位置檢測單元完成閥位的采集與處理以及閥位給定的采集與處理；

第三、智能控制算法：由中央處理單元完成所采集數據的計算，包括專家規則建立和模糊專家規則建立；專家規則為：根據執行器行程A1大小判斷執行簡單死區控制或模糊控制；根據執行器運行狀態判斷是否發生故障；

模糊規則為：以執行器位置偏差E及偏差變化率EC為輸入，根據模糊規則確定電機停車位置修正量H；

本發明智能控制方法中涉及的模糊規則表如下：

其中：E，EC及H的模糊集為：{NL，NM，NS，ZO，PS，PM，PL}，NL為負大；NM為負中；NS為負小；ZO為零；PS為正小；PM為正中；PL為正大。

第四、控制信號輸出：輸出電機啟停控制信號，并由電機驅動單元執行；

第五、進入下一循環。

執行上述智能控制方法所涉及的硬件包括：位置檢測單元、閥位給定檢測單元、中央處理單元、電機驅動單元。

其中：

上述第二步中涉及的位置檢測單元包括：

1)位置傳感器：采用的是高性能的導電塑料精密旋轉電位器檢測閥門所處開度位置。閥門開度與反饋電位器的輸出電壓值有一一對應線性關系。

2)信號調理電路：對由位置傳感器輸入的電壓信號進行隔離、放大及濾波處理后送入中央處理單元中的A/D轉換模塊輸入端，即上述所說的A/D轉換電路。

3)A/D轉換電路：由Microchip公司的高性能數字信號控制器dsPIC6012A的12位精度的片上A/D轉換模塊構成。

上述第二步中涉及的閥位給定檢測單元包括：

1)取樣電路：將4～20mA電流信號轉換為電壓信號。

2)信號調理電路：對閥位給定電壓信號進行隔離、放大及濾波。

3)A/D轉換電路：由Microchip公司的高性能數字信號控制器dsPIC6012A的12位精度的片上A/D轉換模塊構成。

上述第三步中涉及的中央處理單元：

選用Microchip公司的高性能數字信號控制器dsPIC6012A作為控制核心，對采集的數據進行運算處理，實現電機控制等工作。

上述第四步中涉及的電機驅動單元電路：

由過零型固態繼電器和固態繼電器驅動電路組成，通過控制器dsPIC6012A的端口RF0和RF1控制固態繼電器導通和關斷，實現電機的正反轉控制。

本發明所說的基于模糊專家規則控制的智能電動執行機構工作原理為：控制單元對電動執行機構運行狀態進行控制與監測。通過定時采集數據或通信接口獲得閥位設定信息和當前閥位信息，同時，通過位置檢測單元采集當前閥位信息，并輸入到中央處理電路，中央處理電路利用給定信息和當前閥位信息，通過基于模糊專家規則的控制軟件控制電機啟停，通過電機驅動電路動作，從而改變閥門開度，直到二者達到死區要求，停止電機驅動。

本發明的優點和積極效果：

1、利用高性能數字信號處理芯片實現電動執行機構的控制，提高控制的速度和精度；