[发明专利]计量泵电机转速信号滤波时延与网络传输时延补偿方法

说明书

本发明公开了一种工业计量泵电机转速信号滤波时延与网络传输时延补偿方法。工业计量泵广泛应于流程工业领域，对其驱动电机转速的小幅波动实施自适应滤波，可提高流量检测精度，对流量实施网络化远程优化调节，可提高控制精度和控制性能。转速滤波和网络传输会产生时延，这将导致控制性能下降。本发明同时考虑转速滤波时延和网络传输时延，利用模型预测控制的一次在线优化可求出多个时刻的控制信息这一特点，进行时延补偿，以确保控制性能。

技术领域

本发明涉及工业计量泵流体投加与控制领域，特别是网络化高性能流体控制的信号处理时延和网络传输时延的补偿技术。

背景技术

我国流程工业的产值占全部工业总产值的60％以上，而液态介质的投加则是流程工业生产制备过程中以连续或间歇方式精确定量或精确配比添加各种化学药剂、确保产品质量的关键性生产工艺环节。液态介质投加装置以工业计量泵为核心，广泛应用于石油、化工、水处理、热力发电、制药、食品、造纸等流程工业领域。

现有计量泵通过手轮以离线方式大致调节流量大小，无法实现在线精准调节和真正意义上的流量计量，既不利于节能降耗，也难以保证产品质量；另一方面，工作现场存在强酸、强碱和有毒气体，环境恶劣，不便人工操作。因此，为了提高产品质量、实现节能降耗和绿色制造以及改善操作环境，迫切需要实现强腐蚀性液态介质流量的自动精确测量和自动优化调节。

采用本地测控和网络远程控制相结合的策略，可有效提升流体的控制精度，提高产品质量，实现节能降耗。

为了实现流体的精确测量，需要对信号进行滤波处理，这将产生相位滞后，产生信号时延。信号在通信网络中传输还会产生网络传输时延。对这两部分时延，如不采取有效的补偿方法，将会影响流体的控制性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种工业计量泵电机转速信号滤波时延与网络传输时延补偿方法，综合驱动电机转速信号滤波引起的相位滞后时延和网络化远程优化调节引起的网络传输时延，基于模型预测控制的一次在线优化求出当前时刻和将来时刻的多个控制量，对总时延τ_d进行补偿。

进一步的，所述模型预测控制的一次在线优化计算出当前时刻到未来时刻的多个控制量n(k)，n(k+1)，…，n(k+M-1)，若总时延τ_d＝mT，则取最优转速n_s＝n(k+m-1)，否则利用n(k)，n(k+1)，…，n(k+M-1)，通过插值计算求出经时延补偿后的最优转速n_s；根据最优转速n_s，采用带电压补偿的闭环V/F变频控制策略，对隔膜计量泵驱动电机的转速实施变频控制，从而实现流量的优化调节。

进一步的，所述驱动电机转速自适应滤波器的截止频率f_c随转速变化二变化，且滤波公式采用如下形式：

式中，这时p是三相异步电机的极对数，f_PWM是当前时刻V/F控制的PWM频率。

进一步的，采用电压补偿V/F变频控制策略对大幅转速波动进行抑制的基础上，对小幅转速波动进行自适应滤波。

进一步的，：根据滤波后的转速计算瞬时流量q(k)，可提高流量的检测精度。

本发明同时考虑转速滤波时延和网络传输时延，利用模型预测控制的一次在线优化可求出多个时刻的控制信息这一特点，进行时延补偿，以确保控制性能。

附图说明

图1为频率为f_c的N阶自适应低通滤波器示意图；

图2为流量信号的自适应滤波与网络化远程优化调节示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。