[发明专利]一种开关式智能阀门定位器精确控制方法

说明书

本发明公开了一种开关式智能阀门定位器精确控制方法，本发明通过内部参数自整定方法，获得预测控制所需要的参数，然后通过内部的预测控制方法预测出最终停下的阀位，并将此阀位与目标阀位进行比较，根据两者差值的大小，计算出开关式压电阀的工作状态以及所对应的PWM波大小，从而实现目标阀位的精确定位。精度高、调节速度快、稳定性强、通用性强。

技术领域

本发明涉及一种自动化仪表，特别是涉及一种开关式智能阀门定位器精确控制方法。

背景技术

阀门定位器是调节阀的主要附件，它可以增大执行器的输出功率，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。

阀门定位器根据内部结构和工作原理的不同可以分为气动阀门定位器、电气阀门定位器和智能阀门定位器。智能阀门定位器按内部电气转换单元(简称I/P转换单元)的不同又可以分为喷嘴式和压电式(包括压电开关式和压电比例式)。目前，压电开关式智能阀门定位器凭借耗气量低、耗电量低、抗干扰能力强等优点，得到广泛推广。

我国在工业控制领域起步较晚，技术较为落后，国产阀门定位器市场占比小，且主要集中在低端市场，中高端阀门定位器主要依赖进口国外品牌成套设备，每年进口国外成套阀门的数量逐年增加，主要原因是因为国产阀门定位器在稳定性、控制精度和调节速度等方面均和国外品牌有很大差距。阀门定位器控制性能的好坏主要受内部控制算法的影响，一个好的控制算法能大幅提升阀门的控制精度和速度。因此，为了将国产定位器引入中高端市场，提高国产阀门定位器的市场占比，急需研制一种控制精度高、调节速度快、稳定性强、通用性强的阀门控制方法。

发明内容

本发明针对开关式智能阀门定位器存在控制精度较低、调节速度慢、超调量大等问题，提出了一种开关式智能阀门定位器精确控制方法，该控制方法通过内部参数自整定方法，获得预测控制所需要的参数，然后通过内部的预测控制方法预测出最终停下的阀位，并将此阀位与目标阀位进行比较，根据两者差值的大小，计算出开关式压电阀的工作状态以及所对应的PWM波大小，从而实现目标阀位的精确定位。

本发明给出的开关式智能阀门定位器精确控制方法通过以下步骤实现目标阀位的精确控制：

步骤A1：通过参数自整定方法，整定出闭环控制所需的参数和神经网络所需的数据集。

步骤A2：通过神经网络学习方法，进行模型构建。

步骤A3：将目标阀位值与实时阀位值进行比较。如果误差大于设定的精度要求，则进入步骤A4；否则不进行任何操作。

步骤A4：通过闭环控制，计算出实时的PWM占空比，以及压电开关阀的工作状态。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。

所述的参数自整定方法，主要进行以下操作以获得神经网络模型和闭环控制方法所需的参数(此过程选择使用气开型阀门作为分析对象，此参数自整定方法同样适用于气关型阀门)：