一種調(diào)節(jié)閥控制方法、裝置及智能閥門定位器的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N調(diào)節(jié)閥控制方法，包括：獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置；參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線；比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。因此，本申請降低了因移動速度過大，而在目標(biāo)位置未及時停止情況的發(fā)生，從而降低了超調(diào)問題發(fā)生的概率。
【專利說明】—種調(diào)節(jié)閥控制方法、裝置及智能閥門定位器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及調(diào)節(jié)閥控制領(lǐng)域，特別涉及一種調(diào)節(jié)閥控制方法、裝置及智能閥門定位器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化 工、冶金、電力和制藥等行業(yè)的快速發(fā)展，在整個過程控制中，人們對氣動調(diào)節(jié)閥的控制品質(zhì)提出了更高的要求。智能閥門定位器作為氣動調(diào)節(jié)閥的核心部分，對整個調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)的性能起著決定性的作用。
[0003]目前，智能閥門定位器采用“五步開關(guān)”控制算法對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行定位控制。其中，在“五步開關(guān)”控制算法中，在調(diào)節(jié)閥處于控制快速區(qū)內(nèi)時，采用棒棒控制方法；在調(diào)節(jié)閥處于控制低速區(qū)內(nèi)時，采用PWM (脈沖寬度調(diào)制，Pulse Width Modulation)脈沖控制方法；在調(diào)節(jié)閥處于控制死區(qū)內(nèi)時，采用直接關(guān)閉PWM輸出的方式，使調(diào)節(jié)閥停止于控制死區(qū)內(nèi)?！拔宀介_關(guān)”算法在控制低速區(qū)內(nèi)采用的PWM脈沖控制方法一般為采用固定PWM占空比(速度控制的參數(shù))對調(diào)節(jié)閥的移動速度進(jìn)行控制或?qū)WM占空比進(jìn)行簡單的變化，對調(diào)節(jié)閥的移動速度進(jìn)行控制。
[0004]由于“五步開關(guān)”算法在控制低速區(qū)內(nèi)采用固定或簡單變化的PWM占空比對調(diào)節(jié)閥的移動速度進(jìn)行控制，因此智能閥門定位器在對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制時，調(diào)節(jié)閥在趨近于目標(biāo)位置時，PWM占空比仍然較大，導(dǎo)致移動速度過大，使調(diào)節(jié)閥不能在目標(biāo)位置及時停止，造成超調(diào)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供一種調(diào)節(jié)閥控制方法、裝置及智能閥門定位器，以達(dá)到降低超調(diào)問題發(fā)生的概率的目的，技術(shù)方案如下:
[0006]一種調(diào)節(jié)閥控制方法，包括:
[0007]獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置；
[0008]參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線；
[0009]比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
[0010]優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線通過理想速度-位移公式Fias+ ^表征，其中，
所述Vail為調(diào)節(jié)閥的某個位移量對應(yīng)的理想速度，所述Vtl為調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，所述△為調(diào)節(jié)閥的初始位置與目標(biāo)位置的差值的絕對值，所述S為調(diào)節(jié)閥的當(dāng)前位置距離初始位置的位移量。[0011]優(yōu)選的，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括:
[0012]在比較的結(jié)果為所述實際移動速度小于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行增大調(diào)整。
[0013]優(yōu)選的，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括:
[0014]在比較的結(jié)果為所述實際移動速度大于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行減小調(diào)整。
[0015]優(yōu)選的，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括:
[0016]在比較的結(jié)果為所述實際移動速度等于相應(yīng)的理想速度的情況下，保持控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比不變。
[0017]一種調(diào)節(jié)閥控制裝置，包括:
[0018]獲取單元，用于獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置；
[0019]確定單元，用于參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線；
[0020]調(diào)整單元，用于比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
[0021]優(yōu)選的，所述調(diào)整單元包括:
[0022]第一調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度小于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行增大調(diào)整。
[0023]優(yōu)選的，所述調(diào)整單元包括:
[0024]第二調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度大于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行減小調(diào)整。
[0025]優(yōu)選的，所述調(diào)整單元包括:
[0026]第三調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度等于相應(yīng)的理想速度的情況下，保持控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比不變。
[0027]一種智能閥門定位器，至少包括如上述的調(diào)節(jié)閥控制裝置和位置傳感器；
[0028]所述位置傳感器，用于采樣所述調(diào)節(jié)閥的位移量，并發(fā)送至所述調(diào)節(jié)閥控制裝置。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果為:
[0030]在本申請中，通過參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，然后通過比較位移量對應(yīng)的實際移動速度和理想速度的大小，依據(jù)比較結(jié)果對控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行調(diào)整，從而使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度，通過對控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行調(diào)整后，使實際移動速度符合速度勻速下降規(guī)律，在調(diào)節(jié)閥的位移量趨近于調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的差值時，說明調(diào)節(jié)閥趨近于目標(biāo)位置，實際移動速度因符合速度勻速下降規(guī)律，在調(diào)節(jié)閥趨近于目標(biāo)位置時，速度已經(jīng)變得很小，不會出現(xiàn)移動速度過大的情況，降低了因移動速度過大，而在目標(biāo)位置未及時停止情況的發(fā)生，從而降低了超調(diào)問題發(fā)生的概率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本申請實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是本申請?zhí)峁┑囊环N調(diào)節(jié)閥控制方法的一種流程圖；
[0033]圖2是本申請?zhí)峁┑囊环N標(biāo)準(zhǔn)參考線的一種示意圖；
[0034]圖3是本申請?zhí)峁┑囊环N調(diào)節(jié)閥控制裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4是本申請?zhí)峁┑囊环N智能閥門定位器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 【具體實施方式】
[0036]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0037]一個實施例
[0038]請參見圖1，其示出了本申請?zhí)峁┑囊环N調(diào)節(jié)閥控制方法的一種流程圖，需要說明的是，本申請?zhí)峁┑恼{(diào)節(jié)閥控制方法基于智能閥門定位器中的調(diào)節(jié)閥控制裝置，可以包括以下步驟:
[0039]步驟Sll:獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置。
[0040]在本實施例中，對調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量是采用定時采樣的方式進(jìn)行采集的。采集位移量由智能閥門定位器中的位置傳感器進(jìn)行采集，然后由調(diào)節(jié)閥控制裝置從位置傳感器獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量。
[0041]調(diào)節(jié)閥每移動一段距離，達(dá)到定時采樣的采樣周期后，就會獲取到一個新的調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量。
[0042]步驟S12:參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線。
[0043]在本實施例中，預(yù)設(shè)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線在調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時生成的，具體是根據(jù)所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線。如圖2所示，圖2示出的是本申請?zhí)峁┑囊环N標(biāo)準(zhǔn)參考線的一種示意圖，圖2中的Vtl為調(diào)節(jié)閥在初始位置的速度，所述△為調(diào)節(jié)閥的初始位置與目標(biāo)位置的差值的絕對值，所述S為調(diào)節(jié)閥的當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，V
為調(diào)節(jié)閥在某閥位下的理想速度。
[0044]在本實施例中，基于調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)進(jìn)入低速區(qū)后，調(diào)節(jié)閥的移動速度應(yīng)越來越小，以避免速度過大造成超調(diào)問題的目的，通過預(yù)先設(shè)置一條標(biāo)準(zhǔn)參考線，將作為判斷調(diào)節(jié)閥移動速度的標(biāo)準(zhǔn)，來控制調(diào)節(jié)閥移動速度，避免因速度過大而造成超調(diào)問題。其中，標(biāo)準(zhǔn)參考線用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線，速度勻速下降的變化線所表征的物理意義為:調(diào)節(jié)閥在從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的速度為調(diào)節(jié)閥在低速區(qū)中的最大移動速度，調(diào)節(jié)閥從最大移動速度勻速下降，直至調(diào)節(jié)閥到達(dá)目標(biāo)位置時，調(diào)節(jié)閥的移動速度下降為O0
[0045]在速度勻速下降的變化線中，速度最大值為調(diào)節(jié)閥在初始位置的速度，且調(diào)節(jié)閥在低速區(qū)中的移動速度隨調(diào)節(jié)閥的位移量的增大而勻速下降，當(dāng)調(diào)節(jié)閥的位移量等于調(diào)節(jié)閥的初始位置與目標(biāo)位置的差值相等時，速度為O。
[0046]參考標(biāo)準(zhǔn)參考線，可以確定與調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量對應(yīng)的理想速度。
[0047]步驟S13:比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
[0048]在本實施例中，調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量對應(yīng)的實際移動速度即調(diào)節(jié)閥在當(dāng)前位置的實際移動速度。調(diào)節(jié)閥在當(dāng)前位置的實際移動速度可以通過當(dāng)前位置距離初始位置的位移量除以調(diào)節(jié)閥從初始位置移動至當(dāng)前位置所需的時間得到。其中，調(diào)節(jié)閥從初始位置移動至當(dāng)前位置所需的時間可以通過定時采樣時記錄的定時時間獲得。
[0049]在本實施例中，可以比較調(diào)節(jié)閥的當(dāng)前位置距離初始位置的位移量對應(yīng)的實際移動速度和理想速度的大小，通過比較的結(jié)果調(diào)整控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
`[0050]由于調(diào)節(jié)閥每移動一段距離，達(dá)到定時采樣的采樣周期后，就會獲取到一個新的調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，因此，位移量對應(yīng)的實際移動速度和理想速度的比較過程也是定時進(jìn)行的，調(diào)整控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比也是定時進(jìn)行的，即在調(diào)節(jié)閥到達(dá)目標(biāo)位置前，會進(jìn)行多`次調(diào)整控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的操作。
[0051]在本實施例中，在比較的結(jié)果為所述實際移動速度小于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行增大調(diào)整，以提高實際移動速度，使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
[0052]在比較的結(jié)果為所述實際移動速度大于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行減小調(diào)整，以降低實際移動速度，使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
[0053]在比較的結(jié)果為所述實際移動速度等于相應(yīng)的理想速度的情況下，說明實際移動速度大小合適，保持控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比不變，以保持當(dāng)前實際移動速度不變。
[0054]在本實施例中，對控制調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行調(diào)整時，可以生成標(biāo)準(zhǔn)參考線對應(yīng)的理想速度-位移公式巧Ml = ~^XS + F0





O
[0055]所述Vaig為調(diào)節(jié)閥的某個位移量對應(yīng)的理想速度，所述Vtl為調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，所述△為調(diào)節(jié)閥的初始位置與目標(biāo)位置的差值的絕對值，所述S為調(diào)節(jié)閥的當(dāng)前位置距離初始位置的位移量。其中，某個位移量對應(yīng)的理想速度也可以表示為某個閥位下的理想速度。
[0056]根據(jù)理想速度-位移公式
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)節(jié)閥控制方法，其特征在于，包括: 獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置； 參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線； 比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線通過理想速度-位移公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括: 在比較的結(jié)果為所述實際移動速度小于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行增大調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括: 在比較的結(jié)果為所述實際移動速度大于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行減小調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過比較的結(jié)果，調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比的過程，包括: 在比較的結(jié)果為所述實際移動速度等于相應(yīng)的理想速度的情況下，保持控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比不變。
6.一種調(diào)節(jié)閥控制裝置，其特征在于，包括: 獲取單元，用于獲取調(diào)節(jié)閥當(dāng)前位置距離初始位置的位移量，所述初始位置為該調(diào)節(jié)閥從快速區(qū)切換到低速區(qū)時的位置； 確定單元，用于參考預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參考線，確定與所述位移量對應(yīng)的理想速度，所述標(biāo)準(zhǔn)參考線為由所述調(diào)節(jié)閥在所述初始位置的速度，及初始位置與目標(biāo)位置的差值，生成的用于表示所述調(diào)節(jié)閥速度勻速下降的變化線； 調(diào)整單元，用于比較所述位移量對應(yīng)的實際移動速度與所述理想速度，依據(jù)比較結(jié)果調(diào)整控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比，以使實際移動速度趨近于相應(yīng)的理想速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元包括: 第一調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度小于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行增大調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元包括: 第二調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度大于相應(yīng)的理想速度的情況下，使用二分法對控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比進(jìn)行減小調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整單元包括: 第三調(diào)整子單元，用于在比較的結(jié)果為所述實際移動速度等于相應(yīng)的理想速度的情況下，保持控制所述調(diào)節(jié)閥移動速度的PWM占空比不變。
10.一種智能閥門定位器，其特征在于，至少包括如權(quán)利要求6-9任意一項所述的調(diào)節(jié)閥控制裝置和位置傳感器； 所述位置傳感器，用于采樣所述調(diào)節(jié)閥的位移量，并發(fā)送至所述調(diào)節(jié)閥控制裝置。
【文檔編號】F16K37/00GK103672103SQ201310692390
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】付健, 馬林, 鐘盛輝, 蔣浩, 劉小強(qiáng) 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司