[发明专利]一种自动调压式高压氦气控制系统

权利要求书

1.一种自动调压式高压氦气控制系统，其特征在于：该系统包括主气瓶(1)、高压缓冲瓶(2)、低压缓冲瓶(3)、气动调节阀(4)、主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)、终端电磁阀(10)，主气瓶(1)的输出接口与气动调节阀(4)的输入端连通，气动调节阀(4)的输出端与主气电磁阀(5)的输入端连通，高压缓冲瓶(2)的输出接口与高缓电磁阀(6)的输入端连通，低压缓冲瓶(3)的输出接口与低缓电磁阀(7)的输入端连通，主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)的输出端均与终端电磁阀(10)的输入端连通；压力传感器(11)的输出端与控制器(8)的输入端连通，控制器(8)的输出端与比例调节阀(9)、主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)、终端电磁阀(10)的控制信号输入端均连通；

所述的终端电磁阀(10)的输出端与压力传感器(11)的输入端连通，压力传感器(11)的输出端与控制器(8)的输入 端连通；

所述的控制器(8)输出端与气动调节阀(4)的力矩信号输入端之间设有比例调节阀(9)；

控制器(8)接收上位机下发的控制流程和控制指令，控制器(8)通过控制输出电压的高低电平来控制主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)和终端电磁阀(10)的开关状态，主气电磁阀(5)、高缓电磁阀(6)、低缓电磁阀(7)和终端电磁阀(10)的开关顺序和时间是根据控制流程中的期望终端压力来确定；

对于不同的负载，均必须对比例调节阀(9)的P＝f(I)关系进行摸底，其中P为系统终端输出压力，I为比例调节阀(9)的输入电流；以比例调节阀(9)的输入电流为控制参数，以1mA为一个阶梯，每个阶梯持续时间为20s，控制电流从4mA逐渐增长到20mA进行氦吹任务；氦吹完成之后，将比例调节阀(9) 的输入电流和采集到的稳定后的终端输出压力进行线性拟合，得到P＝kI+b，其中，P为系统终端输出压力，k和b为拟合后的参数；

对压力传感器(11)进行校准，高缓电磁阀(6)的输出端管路、低缓电磁阀(7)的输出端管路均与主气电磁阀(5)的输出端管路连通，形成混合管路A，并在管路A的末端打孔插入压力传感器的检测端，采用打压器对管路A终端进行打压，然后观测压力传感器(11)返回的电流I₂，测量多组数据后，进行拟合，得到P＝mI₂+n；

高工况时，控制器(8)开启终端电磁阀(10)、主气电磁阀(5)和高缓电磁阀(6)，同时使用分段式PI闭环控制算法；转入低工况后，控制器(8)关闭高缓电磁阀(6)，开启低缓电磁阀(5)，并使用分段式PI闭环控制算法；

压力传感器(11)采集终端压力，将压力信号转换成电流信号输入到控制器(8)，控制器(8)根据采集到的电流信号，使用校准公式P＝m I₂+n计算终端输出压力，其中P为系统终端输出压力，I₂为控制器8采集电流，m和n为拟合后的参数；控制器(8)对比期望终端压力和采集终端压力，采用PID算法，输出压力P，然后利用拟合公式P＝kI+b计算比例调节阀(9)的输入电流，比例调节阀(9)根据输出电流调节输出的力作用到气动调节阀(4)，气动调节阀(4)通过调节开启的大小，控制输出端的压力；压力传感器(11)将测量的终端压力转换成电流信号输入到控制器(8)，控制器(8)采用PID算法；控制器(8)通过AD转换模块，将电流信号转换成数字信号，然后与控制指令进行对比；当终端压力与控制指令不匹配时，通过PID运算对压力进行调节，将PID的输出结果通过DA模块转化成电流信号，输入到比例调节阀(9)；比例调节阀(9)将电流信号转换成力矩信号，从而来控制气动调节阀(4)的开启大小，最终实现控制终端压力的精确调节。