[發(fā)明專利]一種新的閥門摩擦補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210344499.9
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN103676644A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 束長好;韓永立;王建東;陳兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化揚子石油化工有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動控制領(lǐng)域，更準確地說本發(fā)明涉及一種新的閥門摩擦補償方法。

背景技術(shù)

震蕩是工廠生產(chǎn)中一種常見的干擾，而閥門摩擦是產(chǎn)生震蕩的常見因素之一。由摩擦產(chǎn)生的震蕩使得生產(chǎn)過程大受影響，如產(chǎn)品質(zhì)量的下降、生產(chǎn)過程的能耗增加、生產(chǎn)設(shè)備的報廢加速以及工廠利潤的降低。

通常情況下，問題閥門的維護、更換會在工廠生產(chǎn)線停產(chǎn)時進行。正常生產(chǎn)周期下生產(chǎn)線的停產(chǎn)維護一般在6個月到3年之間，長時間的生產(chǎn)無疑會使得閥門摩擦的影響加劇，造成的損失也更大。因而當檢測到閥門存在嚴重的摩擦?xí)r，在線迅速補償摩擦帶來的影響變得十分必要。

現(xiàn)有的閥門摩擦補償方法是將一種短時脈沖信號疊加在操作變量上以盡量克服調(diào)節(jié)閥的粘滯故障，這種補償方法存在兩個主要技術(shù)問題，即（1）閥門運動頻率過快，導(dǎo)致閥門磨損加劇，縮短其使用壽命，（2）控制器結(jié)構(gòu)組態(tài)需要修改，難以在工業(yè)現(xiàn)場實現(xiàn)。本發(fā)明將克服這兩個主要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對上述現(xiàn)有閥門摩擦補償方法中的不足，提供一種新的閥門摩擦補償方法。

本發(fā)明基于PI型控制器、一階延遲系統(tǒng)模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動閥門模型，其中數(shù)據(jù)驅(qū)動閥門模型為兩參數(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，包括下述步驟：

1）確定補償時刻t_A，將t_A選擇為PI型控制器輸出信號m(t)開始上升，并且y(t)等于控制回路設(shè)定值的那一時刻，并得到該時刻的PI型控制器輸出值m(t_A)，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動閥門模型的參數(shù)f_s、f_d和一階延遲系統(tǒng)模型的參數(shù)K_p、T_p、θ，推算閥門的理想工作位置v_ss。

2）在t_A+T_s時刻，將PI型控制器切換成手動狀態(tài)，并在PI型控制器輸出端加入補償信號m_a(t_B)進行補償，使m(t_B)＝m(t_A)+m_a(t_B)，其中，T_s為系統(tǒng)的采樣時間，補償信號m_a(t_B)的幅值應(yīng)滿足幅值關(guān)系不等式1.5max(m(t))＞m_a(t_B)＞f_s+f_d-m(t_A)+min(m(t))，t_B等于t_A+T_s。

3）在t_B+NT_s時刻，向PI型控制器輸出端加入一個反方向的幅值為m_a(t_C)的階躍信號，使m(t_C)＝m(t_B)-m_a(t_C)，其中，N為正整數(shù)，m_a(t_C)的幅值與m_a(t_B)的關(guān)系應(yīng)滿足等式m_a(t_C)＝m(t_A)+m_a(t_B)-v_ss+f_d，t_C等于t_B+NT_s。

通過第三步的補償，閥門的輸入將持續(xù)保持在m(t_C)的位置，其中m(t_C)＝v_ss-f_d，使得閥門的輸出將變?yōu)関_ss，從而有效減少系統(tǒng)輸出的震蕩。

對于上述步驟3）中的正整數(shù)N，一般可以在1~10之間進行取值，以取得更好的補償效果。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明能夠?qū)Υ嬖谡鹗幀F(xiàn)象的閥門進行有效的補償。在閥門摩擦補償過程中，閥門僅會運動兩次，大大減輕了對閥門的磨損程度，使得閥門的壽命不會因為對閥門摩擦進行補償而縮短。新的閥門摩擦補償方法不需要修改現(xiàn)有控制器結(jié)構(gòu)，只是從現(xiàn)有的自動控制模式切換到手動控制模式，從而易于在工業(yè)現(xiàn)場實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為數(shù)據(jù)驅(qū)動閥門模型圖。

圖2為本發(fā)明的閥門摩擦補償方法示意圖。

圖3為補償前的閉環(huán)控制系統(tǒng)信號圖。