[發(fā)明專利]一種基于開關式壓電閥的智能閥門定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910362736.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110173589B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 蔣恩輝;江愛朋;李峰旭;陳云;丁強;林偉偉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F16K31/12
• 分類號: F16K31/12;F16K31/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了一種基于開關式壓電閥的智能閥門定位系統(tǒng)。本發(fā)明通過內部的參數(shù)整定策略獲得優(yōu)化控制所需的參數(shù)，然后通過內部的優(yōu)化計算模塊計算出給定目標閥位下的最優(yōu)控制軌線，并以此調節(jié)壓電閥的占空比，實現(xiàn)目標閥位的快速和準確控制。本發(fā)明首先用人工輸入模塊輸入閥門相關參數(shù)給智能微處理器，智能微處理器調用內部的優(yōu)化參數(shù)整定模塊獲得優(yōu)化計算所需的參數(shù)。在此基礎上，智能微處理器實時采集閥位反饋信號、進氣壓力、溫度、氣缸壓力、溫度信號，并接收目標閥位輸入模塊給入的目標閥位值，然后調用內部的優(yōu)化計算模塊計算出最優(yōu)控制軌線和最優(yōu)控制時間，并籍此輸出最優(yōu)PWM波信號給開關式壓電閥，以實現(xiàn)目標閥位的快速和準確控制。

技術領域

本發(fā)明屬于智能自動化儀表技術領域，涉及一種基于開關式壓電閥的智能閥門定位系統(tǒng)。

背景技術

閥門定位器是氣動調節(jié)閥的控制核心，主要用于改善氣動調節(jié)閥的特性，增加氣動調節(jié)閥控制的靈活性，以及提高氣動調節(jié)閥控制的速度和精度，對氣動調節(jié)閥和整個控制系統(tǒng)起著決定性的作用。最初的閥門定位器采用力平衡原理，以噴嘴擋板式氣動閥門定位裝置為主要形式，通過物理反饋原理實現(xiàn)閥門位置的反饋。當需要控制閥位時，利用電氣轉換裝置將閥位的電信號轉變?yōu)闅鈮盒盘枺敋鈮喊l(fā)生變化時，不僅推動閥門閥桿移動，又會帶動相關凸輪和杠桿的移動，從而使得噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生變化，達到閥位控制的作用。由于采用力平衡原理的閥門定位器在信號轉換、機械裝置發(fā)生偏移導致定位不準、高壓氣源消耗量大等缺點，基于原力平衡原理的閥門定位器逐漸被智能閥門定位器所取代。智能閥門定位器以微處理器為核心，采用電平衡原理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的力平衡原理，將電控指令轉化成氣動定位增量，實現(xiàn)對閥位的精確控制，主要由控制單元、I/P轉換單元(電氣轉換單元)、閥位檢測單元三部分組成。其工作過程如下：用戶給定閥位控制信號(一般為4-20mA電流信號)，閥門定位器接收到閥位控制信號和閥位反饋信號后，調用內部的控制算法，輸出相應電信號以控制進氣/排氣閥門開度，進氣/排氣閥門開度變化后帶動氣動執(zhí)行機構動作，從而實現(xiàn)閥位的閉環(huán)控制。

近年來，隨著新型壓電材料的進步，出現(xiàn)了壓電閥門定位器，其采用壓電閥實現(xiàn)電氣轉換功能，壓電閥門定位器工作時高壓氣源消耗量極低，穩(wěn)定狀態(tài)時進氣和排氣口都是關閉的，極大的降低了能量消耗而受到廣泛關注。閥門定位器根據(jù)所用的壓電閥的不同,可分為開關式與比例式閥門定位器。開關式閥門定位器的進氣口和排氣口只能是全開或者是全關,控制電壓也是邏輯的高低電平，通過改變高低電壓的占空比實現(xiàn)進氣量或者排氣量控制，從而實現(xiàn)閥位調節(jié)的目的。但是基于壓電閥的閥門定位器技術起步較晚，制造基礎薄弱，專業(yè)人才匱乏，雖然部分廠商均相繼推出自主產品，但和國外產品還存在很大的差距，主要表現(xiàn)為控制算法相對簡單、控制精度較低。正因為控制性能的不佳，產品主要定位在中低端市場，從而導致了目前國內市場長時間大量購買國外昂貴的產品，不僅制約了國產閥門定位器的發(fā)展，同時也成為制約我國經濟發(fā)展的一大因素。本發(fā)明以智能微處理器為核心，通過優(yōu)化參數(shù)整定和優(yōu)化計算獲得閥位最優(yōu)控制的控制軌線，通過PWM波控制開關式壓電閥進氣和排氣量，從而實現(xiàn)氣動閥門的快速和準確定位。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是提供一種基于開關式壓電閥的智能閥門定位系統(tǒng)。