[發明專利]離子源數字PID控制參數自整定系統及方法

有效

• 申請號: 201410453377.2
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104332375A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 石文夫;譚紅建;張政彬
• 申請（專利權）人: 西安奧華電子儀器有限責任公司
• 主分類號: H01J27/02
• 分類號: H01J27/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及離子源數字PID控制參數自整定系統及方法。?

背景技術

隨著可控中子源在石油測井領域的應用，中子管離子源控制技術應用越來越廣泛。在實際使用過程中由于中子管類型不同，現有控制技術無法適應所有類型中子管，并且目前離子源控制技術存在以下問題：?

目前模擬PID電路參數的設定要求設計人員具有豐富的模擬電路調試經驗，并且要調試人員反復調整電阻或電容等參數才能達到控制精度要求，其調試過程非常繁瑣、耗時。?

目前PID控制系統使用前需要對三個PID參數進行設定。另外環境溫度的變化使得中子管電阻發生變化導致整個系統出現性能變差，適用性變差的情況。并且在中子管產生中子過程中靶壓變化引起陽極電流變化，控制系統不能快速的回到平衡位置，導致中子管不能穩定的產生中子，最終將影響測井結果的準確性。?

發明內容

本發明提出了一種基于離子源數字PID控制器自整定系統及方法，解決人工調試模擬PID控制系統參數耗時、繁瑣的問題，同時解決目前離子源數字PID控制系統參數不能自整定的缺點。?

本發明的具體方案：?

該離子源數字PID控制參數自整定系統，包括陽極電流測量模塊、陽極高壓脈沖產生模塊、熱絲電流控制模塊、熱絲電流測量模塊、MCU主控模塊以及上位機；?

上述陽極電流測量模塊、陽極高壓脈沖產生模塊、熱絲電流控制模塊、熱絲電流測量模塊分別于MCU主控模塊連接；?

上述陽極電流測量模塊由陽極電流測量電路組成，用于測試陽極電流；?

上述陽極高壓脈沖產生模塊由高壓電源和陽極開關電路組成，用以產生?離子源電離時所需的高壓脈沖；?

上述熱絲電流控制模塊由恒流源控制電路組成，用于產生離子源電離時所需要的熱絲電流；?

上述熱絲電流測量模塊由熱絲測量電路組成，用于測量熱絲電流的大小；?

上述MCU主控模塊用于接收上位機命令控制離子源電離；?

上述上位機由微型機和地面箱體組成，用于發送命令給MCU主控模塊控制離子源系統進行電離。?

上述MCU主控模塊由MCU、ADC電路、DAC電路和串口通訊組成，用于接收上位機命令控制離子源電離；上述MCU包括依次連接的平滑濾波單元、電流比較單元、模糊控制單元和數字PID控制單元；上述平滑濾波單元的輸入端接陽極電流測量模塊的輸出端，上述數字PID控制單元的輸出端接熱絲電流控制模塊的輸入端。?

一種離子源數字PID控制參數自整定方法，包括以下步驟：?

1)上位機設定陽極電流，發送電離啟動命令；?

2)MCU通過串口通訊接收上位機的命令，陽極高壓脈沖產生模塊產生離子源電離時所需的高壓脈沖，熱絲電流控制模塊產生離子源電離時所需要的熱絲電流；?

3)陽極電流測量電路對陽極電流進行采集，然后對采集數據進行平滑濾波并與設定的陽極電流進行比較，根據陽極電流變化的趨勢和快慢確定數字PID控制待整定參數比例因子Kp、積分時間因子Ki、微分時間因子Kd，?

4)將待整定參數Kp,Ki,Kd送入PID調節器，根據計算結果控制熱絲電流的增減來達到離子源控制系統的平衡。?

上述步驟3)中待整定參數Kp,Ki,Kd通過以下方式確定：?

3.1)生成49條模糊規則：?

1.If(E?is?NB)and(EC?is?NB)then(kp?is?PB)(ki?is?NB)(kd?is?PM)?

2.If(E?is?NB)and(EC?is?NM)then(kp?is?PB)(ki?is?NB)(kd?is?PM)?

3.If(E?is?NB)and(EC?is?NS)then(kp?is?PM)(ki?is?NM)(kd?is?PS)?

4.If(E?is?NB)and(EC?is?Z)then(kp?is?PM)(ki?is?NS)(kd?is?NB)?

5.If(E?is?NB)and(EC?is?PS)then(kp?is?PS)(ki?is?PS)(kd?is?NM)?

6.If(E?is?NB)and(EC?is?PM)then(kp?is?ZO)(ki?is?ZO)(kd?is?NS)?

7.If(E?is?NB)and(EC?is?PB)then(kp?is?ZO)(ki?is?ZO)(kd?is?NS)?