[发明专利]一种基于开关式压电阀的智能阀门定位系统

摘要

本发明公开了一种基于开关式压电阀的智能阀门定位系统。本发明通过内部的参数整定策略获得优化控制所需的参数，然后通过内部的优化计算模块计算出给定目标阀位下的最优控制轨线，并以此调节压电阀的占空比，实现目标阀位的快速和准确控制。本发明首先用人工输入模块输入阀门相关参数给智能微处理器，智能微处理器调用内部的优化参数整定模块获得优化计算所需的参数。在此基础上，智能微处理器实时采集阀位反馈信号、进气压力、温度、气缸压力、温度信号，并接收目标阀位输入模块给入的目标阀位值，然后调用内部的优化计算模块计算出最优控制轨线和最优控制时间，并籍此输出最优PWM波信号给开关式压电阀，以实现目标阀位的快速和准确控制。

主权项

1.一种基于开关式压电阀的智能阀门定位系统，包括数据采集模块、人工输入模块、LED显示模块、智能微处理器、开关式压电阀和目标阀位输入模块；其特征在于：所述的数据采集模块用于采集阀位反馈信号、进气压力、进气温度、气缸压力、气缸温度信号；人工输入模块主要用于输入调节阀相关参数和优化计算参数，包括调节阀气缸截面积、正反行程、阀杆质量、弹簧刚度系数、弹簧预紧尺寸、容许阀位误差、阀位死区、压电阀进气截面积和排气截面积、优化求解的容许误差、目标函数权重；LED显示模块用于实时显示当前阀位与目标阀位值；目标阀位输入模块主要用于给定目标阀位值；智能微处理器主要用于根据给定目标阀位和当前阀位值给出最优控制策略，并籍此输出最优PWM波信号给开关式压电阀，以实现目标阀位的最优控制；智能微处理器包括优化参数整定模块、优化计算模块、PWM波输出模块；智能微处理器内优化参数整定模块用于获得优化计算所需的参数；优化计算模块根据已获得的调节阀各参数信息，通过优化计算获得最优控制轨线；PWM波输出模块用于将得到的最优控制轨线以PWM波的形式发送给开关式压电阀，开关式压电阀据此控制进排气占空比以实现阀位控制；上述系统通过以下步骤实现目标阀位的快速和准确控制：步骤A1：将本智能阀门定位装置与气动调节阀本体连接起来，利用人工输入模块输入调节阀气缸截面积、正反行程、阀杆质量、弹簧刚度系数、弹簧预紧尺寸、容许阀位误差、阀位死区、压电阀进气截面积和排气截面积、优化求解的容许误差、目标函数权重；步骤A2：数据采集模块实时采集阀位反馈信号、进气压力、进气温度、气缸压力、气缸温度信号，并发送给智能微处理器，智能微处理器调用内部的优化参数整定模块获得优化计算所需的参数；步骤A3：智能微处理器接收目标阀位输入模块给入的目标阀位值，并与从数据采集模块得到的当前阀位值进行比较；如果目标阀位与当前阀位差值大于容许阀位误差，则进入步骤A4；否则，不进行动作；步骤A4：智能微处理器调用内部的优化计算模块计算出给定目标阀位下的最优控制轨线和最优控制时间；步骤A5：智能微处理器调用PWM波输出模块，在最优控制时间内将得到的最优控制轨线以PWM波的形式发送给开关式压电阀，开关式压电阀以此控制进排气量，实现阀位的快速和准确控制；步骤A6:完成以上目标阀位控制后，继续采集目标阀位值和当前阀位值，当目标阀位或者当前阀位值有变化，且差值大于容许阀位误差时，转入步骤A4。