[发明专利]一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法

权利要求书

1.一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立基于电流环、转速环、位置环的三环控制系统；

步骤2、采用模型预测电流控制单环电流控制器，实现电机转矩，磁链和电流的分别控制。

2.根据权利要求1所述的智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，其特征在于，步骤1所述的建立基于电流环、转速环、位置环的三环控制系统，具体如下：

步骤1.1、将电流环作为控制系统最内环，利用模型预测电流控制单环电流控制器，实时跟踪给定电流；

步骤1.2、将转速环作为控制系统中间环，实现对给定速度的跟踪，并对干扰系统运行的负载扰动进行抑制；

步骤1.3、将位置环作为控制系统最外环，对电机进行变速调节，同时对阀门位置进行控制。

3.根据权利要求2所述的智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，其特征在于，步骤1.3所述的将位置环作为控制系统最外环，对电机进行变速调节，同时对阀门位置进行控制，具体如下：

位置环工作原理为：控制器首先接收外部给定位置信号，然后与系统实时反馈的位置信号进行偏差计算后，根据该环节控制算法输出给速度环给定信号；

位置环采用PI控制器，参数包含位置环比例增益K_p2，位置环积分增益K_i2，控制器传递函数G_ic(s)为：

其中，s表示拉普拉斯变换中的复变量，K_p2表示位置环比例增益，K_i2表示位置环积分增益。

4.根据权利要求2所述的智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，其特征在于，步骤1.2所述的将转速环作为控制系统中间环，实现对给定速度的跟踪，并对干扰系统运行的负载扰动进行抑制，具体如下：

速度环由电流闭环、伺服电机、负载对象和反馈滤波这些环节构成，速度环采用PI控制器，参数包含速度环比例增益K_p1，速度环积分增益K_i1，控制器传递函数为：

5.根据权利要求1所述的智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，其特征在于，步骤2所述的采用模型预测电流控制单环电流控制器，实现电机转矩，磁链和电流的分别控制，具体如下：

步骤2.1、从三相静止坐标系转换到两相静止坐标系，最后为实现转子磁链定向的解耦控制，得到MT坐标系下模型，获得定子电流指令和反馈；

步骤2.2、用状态变量的差商代替微商来求得近似的差分方程，通过前向欧拉近似，得到模型预测电流控制的预测模型，计算电流预测值；

步骤2.3、目标函数计算：目标函数用于实现最低的电流脉动和最快速的跟踪控制，为了实现预测控制的时间补偿，预测时域步长为2，并且仅将电流作为控制目标；

步骤2.4、电流误差比较：根据目标函数选择使电流误差最小对应的逆变器开关状态组合，确定最优矢量作用于变换器，输出开关状态。