[發明專利]一種智能閥門定位器控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201910707529.X
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110645395B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 蔣恩輝;江愛朋;程前;林偉偉;李峰旭;丁強
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F16K31/02
• 分類號: F16K31/02;F16K37/00
• 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: 朱亞冠

1.一種智能閥門定位器控制系統，包括智能閥門定位器和氣動調節閥，其特征在于：所述的智能閥門定位器安裝在氣動調節閥的閥桿上，智能閥門定位器包括智能微處理器、閥位采集模塊、人機交互模塊、A/D轉換模塊、開關式壓電閥；智能微處理器與閥位采集模塊、開關式壓電閥、人機交互模塊、A/D轉換模塊連接，閥位采集模塊與智能微處理器、A/D轉換模塊連接，人機交互模塊和智能微處理器連接，A/D轉換模塊與智能微處理器、閥位采集模塊連接，開關式壓電閥與智能微處理器連接；智能微處理器用于根據目標閥位和實時閥位值，給出閉環控制所需的實時PWM波；

所述的智能微處理器包括參數初始化模塊、參數自整定模塊、閉環控制模塊、PWM輸出模塊、漏氣檢測模塊、速度檢測模塊；參數初始化模塊與參數自整定模塊連接，用于恢復系統參數為出廠默認值；參數自整定模塊與參數初始化模塊、閉環控制模塊、PWM輸出模塊、速度檢測模塊連接，用于參數自整定，整定閉環控制所需參數；閉環控制模塊與參數自整定模塊、速度檢測模塊、PWM輸出模塊連接用于計算實時PWM波以及開關式壓電閥的工作狀態；PWM輸出模塊與參數自整定模塊、速度檢測模塊、閉環控制模塊用于輸出閉環控制模塊獲得的PWM波；漏氣檢測模塊與PWM輸出模塊連接用于判斷整個系統是否存在漏氣；速度檢測模塊與PWM輸出模塊、閉環控制模塊連接實時檢測閥桿運行速度；

所述的閥位采集模塊用于采集實時閥位以及目標閥位；人機交互模塊包括LCD和鍵盤，LCD主要用于顯示實時閥位、控制精度、流量特性曲線以及參數自整定過程相關參數顯示，鍵盤主要用于參數自整定時數據輸入、控制精度選擇、流量特性曲線選擇；A/D轉換模塊主要用于將模擬電流信號轉換成數字信號；開關式壓電閥主要作用是把電信號轉換成氣動信號。

2.一種智能閥門定位器控制方法，其特征在于：

包括以下步驟：

步驟A1：接入高壓氣源并且給定目標閥位，系統自動進入參數初始化模塊，包括初始化控制精度β、性能指標α、頂端位置對應AD值P_far、低端位置對應AD值P_near、充氣階段最大超調量對應AD值P_over1、排氣階段最大超調量對應AD值P_over2、充氣階段最佳運行PWM初始值、排氣階段最佳運行PWM初始值、充氣階段最小驅動PWM初始值、排氣階段最小驅動PWM初始值，參數初始化完成后，通過鍵盤調整到漏氣檢測模塊，檢測整個系統的密閉性，判斷是否存在明顯漏氣情況；若整個系統密閉連接，無明顯的漏氣現象存在，則繼續執行步驟A2；若整個系統存在明顯的漏氣現象，則需要檢查漏氣位置，以及漏氣產生的原因，消除漏氣，然后繼續執行步驟A2；

步驟A2：進行一鍵自整定；通過智能閥門定位器人機交互模塊中的鍵盤輸入所需的控制精度β,輸入所需的流量特性曲線，輸入系統控制的性能指標α，等待輸入完成，所有輸入參數都會顯示在LCD顯示模塊上，用戶檢查無誤后，系統開始調用參數自整定模塊；

步驟A3：智能微處理器接收到目標閥位值r(t)，并與從閥位采集模塊采集的實時閥位值c(t)進行比較；如果誤差e(t)＝r(t)-c(t)大于用戶設定的精度要求，則進入步驟A4；否則不進行任何操作；

步驟A4：智能微處理器調用閉環控制模塊，計算出給定目標閥位下不同時刻的PWM波，PWM輸出模塊產生相應PWM波發送給開關式壓電閥，開關式壓電閥以此控制進/排氣量，實現閥位的精確控制；然后轉入步驟A3，循環執行。

3.如權利要求2所述的一種智能閥門定位器控制方法，其特征在于：

所述的智能微處理器調用漏氣檢測模塊，判斷系統整機是否漏氣的具體實現步驟如下：

步驟B1：智能微處理器向開關式壓電閥發出充氣指令，并且PWM輸出模塊發送100％PWM波給開關式壓電閥，使得開關式壓電閥全速充氣，直到閥位調整到目標位置，對于氣開型調節閥此時處于全開閥位，對于氣關型調節閥此時閥位處于全關閥位；調節開關式壓電閥處于保持狀態，即不充氣也不進氣，延時等待5分鐘；

步驟B2：閥位采集模塊采集此時閥位，與目標閥位進行比較，若兩者之間的誤差e(t)超出精度允許范圍，則認為整個系統存在明顯漏氣現象，需人工進行檢查，消除漏氣。