[发明专利]一种用于精密气体流量阀的控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于精密气体流量阀的控制系统的控制方法，控制系统包括：由直流电源模块、驱动电压产生模块、控制模块、流量信号调理模块和流量传感器以电信号方式连接；

所述直流电源模块由三路独立输出的电源组成，第一路电源作为所述流量信号调理模块的供电电源；第二路电源作为所述控制模块的供电电源；第三路电源作为驱动电压产生模块的供电电源；

所述驱动电压产生模块由所述控制模块的D/A输出电压控制所述第三路电源电压输出，用于驱动压电陶瓷片，使陶瓷片产生形变来改变气体流量；所述驱动电压产生模块的DC/DC单元的控制信号由所述控制模块的D/A输出的电压控制，用于开通和关断所述驱动电压产生模块的主供电电源，主供电电源输出通过取样电阻经A/D采样进入控制模块进行电压检测，用于监控主供电电源的输出；

所述流量信号调理模块与所述流量传感器电性连接，所述流量信号调理模块包括流量传感器的供电、电桥放大和调理电路，所述流量信号调理模块将所述流量传感器的流量信号调理成电压信号，经过A/D转换进入所述控制模块；

所述流量传感器安装在压电陶瓷驱动阀进气端内壁，所述流量传感器将流过所述压电陶瓷驱动阀的气体流量转化为电信号；

通过驱动信号放大电路将所述控制模块输出的D/A驱动信号放大，所述驱动信号放大电路N沟道场效应管Q205工作在可变电阻区，通过分压的方式获得驱动信号；通过三极管Q207和三极管Q208构成的甲乙类互补对称功率放大电路，得到完整的驱动信号，避免输出波形的失真；其特征在于，

控制方法包括以下步骤：

S1、利用所述流量信号调理模块输出电压和所述流量传感器采集气体流量建立BP神经网络模型；

S2、利用所述流量信号调理模块的输出电压和所述驱动电压产生模块的驱动电压建立无模型自适应控制模型，所述控制模块输出控制信号经D/A输出给所述驱动电压产生模块，实现流量控制。

2.如权利要求1所述的用于精密气体流量阀的控制系统的控制方法，其特征在于：所述BP神经网络模型的建立包括以下步骤：

S11：采用高精度的气体流量阀控制输出气体流量，收集气体流量和所述流量信号调理模块的输出电压对应数据，将对应数据分为训练集和测试集；

S12：对S1中训练集和测试集数据进行归一化处理；

S13：输出电压为输入，气体流量为输出，利用训练集数据训练BP神经网络模型；

S14、调整BP学习算法的参数不断训练，建立稳定的神经网络模型，利用测试集验证神经网络模型的准确性。

3.如权利要求1所述的用于精密气体流量阀的控制系统的控制方法，其特征在于：所述无模型自适应控制模型建立包括以下步骤：

S21：根据所述信号调理模块的输出电压和所述驱动电压建立辨识伪偏导数；

S22：将系统输出的期望值带入计算，得到k时刻的控制律；

S23：计算得到驱动电压；

S24：根据预测模型判断实际驱动电压输出是否达到期望输出，达到，循环结束；未达到，返回步骤S21。