[发明专利]一种自学习的阀门定位装置及其定位方法

说明书

本发明公开了一种自学习的阀门定位装置及其定位方法，该装置通过参数自整定过程，整定出闭环控制所需的参数。闭环控制过程借助参数自整定过程得到的控制参数以及目标阀位、实时阀位、实时速度、以及之前阀位调节的状态信息计算出所需的PWM，然后输出相应的PWM控制开关式压电阀的进气量和排气量，从而实现气动调节阀快速和精确定位。本发明通过智能参数自整定，可以整定出阀门的自身特性参数，具有较强的自适应性。同时，闭环控制中实时控制阀杆的移动速度，可以很好的提高定位的快速性和准确性，避免超调和震荡现象的产生。

技术领域

本发明涉及一种自动化仪表，特别是涉及一种自学习的阀门定位装置及其定位方法。

背景技术

智能阀门定位器是气动调节阀的控制核心，它可以增大执行器输出功率，减少调节信号传递中的滞后时间，加快阀杆的动作，提高阀门控制的速度，同时克服阀杆移动中的摩擦力，提高阀门控制的精度，对气动调节阀和整个控制系统起着决定性的作用。

智能阀门定位器控制性能的好坏主要由内部控制算法决定，算法的好坏直接影响阀门的控制精度、速度以及稳定性。由于智能阀门定位器是一个复杂的非线性系统，使用过程中气体的压力，阀杆的摩檫力，安装角度都会对系统的模型产生很大的影响，因此很难得到一个通用的控制方法。导致智能阀门定位器控制性能很难达到高精度场景要求，在控制过程中经常会出现超调，甚至震荡等问题。

发明内容

本发明针对采用开关式压电阀的智能阀门定位器在控制精度和快速性等方面存在的不足，发明了一种自学习的阀门定位装置及控制方法，该装置通过参数自整定过程，整定出闭环控制所需的参数，其中包括调节阀行程类型、端点位置、充气阶段超调量、排气阶段超调量、充气阶段基准速度V_up及其所对应的基准PWM为P_up、排气阶段基准运行速度V_down及其所对应的基准PWM为P_down。闭环控制过程借助参数自整定过程得到的控制参数以及目标阀位、实时阀位、实时速度、以及之前阀位调节的状态信息计算出所需的PWM，然后输出相应的PWM控制开关式压电阀的进气量和排气量，从而实现气动调节阀快速和精确定位。

本发明所述的一种基于开关式压电阀的智能阀门定位方法，通过以下步骤实现目标阀位的快速和准确定位：

步骤A1：参数自整定；智能微处理器控制装置进入参数自整定阶段，整定出闭环控制所需的参数。

步骤A2：自整定完成后，人机交互模块LCD上会显示出该智能阀门定位装置所允许的最高控制精度β，智能阀门定位装置的使用者根据自己的需要来设置控制精度ε。若设置的控制精度ε＞β，该智能阀门定位装置能够实现快速稳定的定位；若设置的控制精度ε＜β，则该智能阀门定位装置在定位过程中，会经常出现震荡和超调。同时智能阀门定位装置的使用者能够根据自己的需要设置不同的流量特性曲线。

步骤A3：智能微处理器接收到智能阀门定位装置的使用者输入的目标阀位值r(t)，并与从阀位采集模块采集的实时阀位值c(t)进行比较。如果误差e(t)＝r(t)-c(t)大于用户设定的精度要求，则进入步骤A4；否则不进行任何操作。

步骤A4:智能微处理器执行闭环控制，计算出实时的PWM，以及压电开关阀的状态指令。并将此PWM和控制指令输出给压电开关阀，以此控制压电开关阀充气/排气量，实现阀位的精确控制。转入步骤A3，循环执行。

一种自学习的阀门定位装置，包括智能微处理器、开关式压电阀、人机交互模块、A/D转换模块、阀位采集模块、速度采集模块和气动调节阀；所述的智能微处理器与开关式压电阀、人机交互模块、A/D转换模块连接；阀位采集模块与气动调节阀、A/D转换模块连接；速度采集模块与气动调节阀、A/D转换模块连接；人机交互模块与智能微处理器连接；A/D转换模块与速度采集模块、阀位采集模块、智能微处理器连接；气动调节阀与阀位采集模块、速度采集模块、开关式压电阀连接；开关式压电阀和气动调节阀、智能微处理器连接。