[發明專利]一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統及方法

在審

• 申請號: 202110900530.1
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113625793A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 鄧福平;宋馳騁;陶勇;黃勇;周泓成;劉成
• 申請（專利權）人: 成都博奧晶芯生物科技有限公司
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 何祖斌

本發明屬于氣壓控制系統技術領域，具體涉及一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統及方法。其技術方案為：一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統，包括氣缸，氣缸的活塞桿上連接有步進電機，步進電機電連接有驅動器，驅動器電連接有嵌入式控制系統；所述氣缸的缸筒分別通過氣路連接有第一電磁閥、第二電磁閥和壓力傳感器，第一電磁閥、第二電磁閥和壓力傳感器均與嵌入式控制系統電連接，第一電磁閥的另一端通過氣路與負載系統連接，第二電磁閥與外部大氣連通。本發明提供了一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統及方法。

技術領域

本發明屬于氣壓控制系統技術領域，具體涉及一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統及方法。

背景技術

在工業、交通、醫療等行業中廣泛的使用了氣壓控制系統。在醫療行業中需要對氣體進行精確的壓力控制，比如生化試劑進行定量噴射控制、液體流動、管路清洗等其它需要精確的氣壓控制的系統。

現有的氣壓控制系統通過一次性控制氣缸，可保證負載系統一定時間內保持恒定壓力。但獨立氣壓控制系統中氣壓會隨著使用而緩慢降低，并且系統中出現輕微漏氣也將導致氣壓不足的情況。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統及方法。

本發明所采用的技術方案為：

一種基于PID控制的全自動氣壓控制系統，包括氣缸，氣缸的活塞桿上連接有步進電機，步進電機電連接有驅動器，驅動器電連接有嵌入式控制系統；所述氣缸的缸筒分別通過氣路連接有第一電磁閥、第二電磁閥和壓力傳感器，第一電磁閥、第二電磁閥和壓力傳感器均與嵌入式控制系統電連接，第一電磁閥的另一端通過氣路與負載系統連接，第二電磁閥與外部大氣連通。

通過CAN通信設置需要的氣壓值，嵌入式控制系統接收到數據后通過驅動器控制步進電機的行程，從而對負載系統實現高精度的正氣壓或負壓調節。使用本PID控制的全自動氣壓控制系統，可以同時對整個管路系統的氣壓進行動態調節，保證整個系統的氣壓動態穩定，解決了獨立氣壓控制系統中氣壓隨著使用緩慢降低的情況，也解決了系統中出現輕微漏氣導致氣壓不足的情況，從而保證在氣壓系統的穩定性。

作為本發明的優選方案，所述嵌入式控制系統還分別電連接有正限位傳感器和負限位傳感器，正限位傳感器位于氣缸的活塞桿伸出到極限位置時活塞桿端部對應的位置，負限位傳感器位于氣缸的活塞桿收回到極限位置時活塞桿端部對應的位置。在進行負壓調節之前，需要先將氣缸中的空氣排空。通過負限位傳感器來探測氣缸活塞桿的到位情況，并在氣缸的活塞桿運行到行程最小位置時，控制步進電機停止運行。在進行正壓調節之前，需要先將氣缸充滿空氣。通過正限位傳感器來探測氣缸活塞桿的到位情況，并在氣缸的活塞桿運行到行程最大位置時，控制步進電機停止運行。

作為本發明的優選方案，所述壓力傳感器為高精度數顯壓力傳感器。

一種基于PID控制的全自動氣壓控制方法，包括如下步驟：

S1：打開第一電磁閥，關閉第二電磁閥；控制步進電機帶動氣缸的活塞桿移動；

S2：通過嵌入式控制系統采集壓力傳感器反饋的實時氣壓，并通過PID算法控制步進電機運動，以使氣壓達到設定氣壓值。

作為本發明的優選方案，在進行負氣壓調節時，進行步驟S1之前先進行以下步驟：

S01：關閉第一電磁閥，打開第二電磁閥；通過步進電機帶動氣缸的活塞桿運行到行程最小位置。當氣缸的活塞桿運行到行程最小位置時，氣缸中的空氣全部排空，方便進行負壓調節。

作為本發明的優選方案，在步驟S01中，通過負限位傳感器來探測氣缸活塞桿的到位情況，并在氣缸的活塞桿運行到行程最小位置時，控制步進電機停止運行。

作為本發明的優選方案，在進行正氣壓調節時，進行步驟S1之前先進行以下步驟：