[发明专利]一种进气自动调节辅助定位装置及方法

权利要求书

1.一种进气自动调节辅助定位方法，具体包括如下步骤：

步骤A1：将进气自动调节辅助定位装置与调节阀装有智能阀门定位器的压电阀的进气端口进行连接，并将开度设置为45％-50％；用户输入标准阀门行程时间t_standard，同时智能微处理器控制进入参数自整定阶段，整定出阀门实际行程时间t_init；如果t_init＞t_standard，则该调节阀相对于标准阀为大阀；t_init＜t_standard，则该调节阀相对于标准阀为小阀；

步骤A2：建立行程时间与进气嘴进气量的数学模型，并计算调节阀所需调节的进气量大小；具体包括如下步骤：

步骤C1：将管线与进气嘴所组成的系统等效为一个收缩喷嘴，把气动流过进气嘴的过程看成是一种理想气体通过收缩喷管的一维等熵流动，并建立能量方程：dh+vdv＝0；其中，dh为入口处高度的微分；v为入口流速，单位是mm/s；dv为入口流速的微分；

步骤C2：对步骤C1建立的能量方程进行积分后，得：其中，h为入口处高度，单位是mm；h_a＝kRT_a/(k-1)，h_a为容器内高度，单位是mm；T_a为容器内温度,单位是℃；R为气体常量，单位是J/(kg*K)；k为比例系数；

步骤C3：将h_a代入中，得：其中，T_c为入口处温度,单位是℃；

步骤C4：由气体状态方程P＝ρRT，代入式中，得：其中，入口处压力为P_c，单位是Pa；入口处密度为ρ_c，单位是g/cm³；气源压力为P_a，单位是Pa；气源密度为ρ_a，单位是g/cm³；

步骤C5：对于等熵流动代入中，得：

步骤C6：理想气体通过进气嘴的进气量为：

其中，S为出口处截面积，单位是mm²；

步骤C7：调节阀全开时，此时进气或排气所需量最大，行程时间越长，气缸内气体的增加或减少量就越多，因此导致压力变化量越大；反之行程时间越短，进气和排气量就越少，调节阀气缸内气体压力的变化量就越小；因此得出输出量Q_m与行程时间之间的关系：Q_ms＝Q_mt_standard，Q_mi＝Q_mt_init；其中，Q_ms和Q_mi为压电阀标准行程时间和整定行程时间所需进气量；

步骤C8:调节阀所需调节的进气量为：Q_m'＝|Q_ms-Q_mi|；

步骤A3：用户输入目标阀位值r(t)与实时阀位值c(t)进行比较，如果误差大于设定的精度，进入定位算法的闭环控制阶段步骤A4；如果误差小于设定的精度，则表示到达目标位置；

步骤A4：根据步骤A2计算的进气量，由智能微处理器反馈自动调节装置开度；具体包括如下过程实现：

步骤D1:定义ε＝β*FSR,e₁＝S_over1,e₂＝S_over2，阀位误差e(t)＝r(t)-c(t),将闭环控制过程分为粗调区、细调区、死区，其中t表示时间，β表示控制精度，系统出厂默认采用0.5％精度，β取值范围为0-1,*表示乘积，ε、e₁、e₂表示阀位，e(t)表示实时误差；FSR为行程范围，S_over1为充气阶段最大超调量对应的AD值，S_over2为排气阶段最大超调量对应AD值；

步骤D2：当阀位处于粗调区内时，采用Bang-Bang控制,并保持原始开度不变；当阀位处于细调区内时，则进入步骤D3；当阀位处于死区内时，阀位到达目标位置，闭环控制算法结束；

步骤D3：根据步骤A2所计算出的所需进气量，智能微处理器发出对应调节信号；如果调节阀为大阀，则增加开度；如果调节阀为小阀，则减少开度；流量调节手轮中的步进电机模块接收智能微处理器的控制信号，进而步进电机带动流量调节手轮旋转；

步骤D4：杆芯紧紧贴在推杆底部，通过流量调节手轮，可使推杆沿轴向移动，改变进气腔和出气腔之间的流通面积，即能够调整装置开度，自动控制进气量大小；也能够通过手动旋转流量调节手轮，实现装置手动控制。