專(zhuān)利名稱：：基于模糊專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制方法基于t魏專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智會(huì)鵬制方法駄領(lǐng)域本發(fā)明屬于:oik儀表控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，特另鵬及一種基于模糊專(zhuān)家規(guī)貝啲電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智肯諧制方法。背景駄電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一類(lèi)用于對(duì)壓力、流量、溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的終端控制儀表，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力等行業(yè)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工M程控制中的重要設(shè)備,它接收來(lái)自調(diào)節(jié)器的模擬信號(hào)(一般是420mA電流信號(hào))^tt位機(jī)的數(shù)字信號(hào),將雜換為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)的角位移^l:線位移輸出,去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)、擋板等動(dòng)作，實(shí)M各種過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。但隨著國(guó)內(nèi):Dlk自動(dòng)^7jc平的日益提高，對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)性能的要求亦越來(lái)越高，迫切需要新一代的智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)代替目前f頓的產(chǎn)品，以提高自動(dòng)化禾號(hào)和生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于掛共一種基于模糊規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制方法，倉(cāng)激根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況和閥門(mén)的狀態(tài)，運(yùn)用模糊規(guī)貝糊節(jié)停車(chē)從置，保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度。本發(fā)明應(yīng)用智能控制理論與技術(shù)，制定模糊專(zhuān)家規(guī)則，設(shè)its用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能控制方法。硬件采用Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A及其外圍電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度和t^I處理，更好地提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能化、微機(jī)化水平，并能保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有^子的實(shí)時(shí)性和可靠性，更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。本發(fā)明衛(wèi)共的基于模糊專(zhuān)家規(guī)貝啲電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制方法，包括第一、初始化用于完成系統(tǒng)初始參數(shù)設(shè)置、中斷設(shè)置；第二i^-采集與處理通逝iS檢測(cè)單元完成閥位的采鮮處理以及閥位給定的采集與處理；第三、智能控制算法由中央處理單元完i^/f采集l^的計(jì)算，包J轉(zhuǎn)家規(guī)則粒和模糊專(zhuān)家規(guī)則建立；專(zhuān)家規(guī)則為根據(jù)執(zhí)行激亍程A1大小判斷執(zhí)行簡(jiǎn)單死區(qū)控制或模糊控制；根據(jù)執(zhí)行器運(yùn)行狀態(tài)判斷是否發(fā)生故障；模糊規(guī)則為以執(zhí)行器位置偏差E及偏差變化率EC為輸入，根據(jù)模糊規(guī)則確定電機(jī)停車(chē)位置修正量H;本發(fā)明智能控制方法中涉及的模糊規(guī)則表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>其中E，EC及H的糊集為叫，NM，NS,ZO，PS，PM,PL}，NL為負(fù)大；NM為負(fù)中；NS為負(fù)小；ZO為零；PS為正小；PM為正中；PL為正大。第四、控制信彌出輸出電tflB停控帝瞻號(hào)，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元執(zhí)行；第五、itA下一循環(huán)。執(zhí)行±^智能控制方法,及的硬#^括位置檢測(cè)單元、閥g定檢測(cè)單元、中央處理單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。其中J^二步中涉及的錢(qián)檢測(cè)單元包括1)位置傳繊細(xì)的是高性能的導(dǎo),料精密旋轉(zhuǎn)電位綱門(mén)所處開(kāi)度位置。閥門(mén)開(kāi)度與反饋電位器的輸出電壓航——對(duì)J^I4關(guān)系。2)信號(hào)調(diào)理鵬對(duì)由^a傳^il入的電壓信^t行隔離、放^&搶波^WgitA中央^ba單元中的A/D轉(zhuǎn)^i^irA^,即J^m的A/D轉(zhuǎn)換,。3)A/D轉(zhuǎn)換^:由Microchip公司的高性肯激^t號(hào)控帝徵dsPIC6012A的12位精度的片上A/D轉(zhuǎn)^^構(gòu)成。J^二步中涉及的l^^定檢測(cè)單元包括1)取樣鵬將420mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。2)信號(hào)調(diào)理鵬對(duì)閥位給定艦信鎖行隔離、放燭鱖。3)A/D轉(zhuǎn)換,由Microchip公司的高性能數(shù)^t號(hào)^ij器dsPIC6012A的12位精度的片上A/D轉(zhuǎn)^^構(gòu)成。J^三歩中涉及的中^bS單元■Microchip公司的髙性,^號(hào)控翁勝dsPIC6012A作為控制核心，對(duì)，的1^1進(jìn)行運(yùn)算鵬，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制等工作。上述第四步中涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元,由過(guò)魏固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電動(dòng)^^艦，M^審幡dsPIC6012A的端口RFO和RF1控制固態(tài)繼電群通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。本發(fā)明0m的基于,專(zhuān)家規(guī)則控制的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理為控制單，電^行機(jī)構(gòu)運(yùn)行^yt態(tài)進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)。m:定時(shí)3^igiKa^^口獲得閥位設(shè)定信msi當(dāng)前(^t信息，同時(shí)，M:錢(qián)檢測(cè)單^^當(dāng)前閥位信息，并輸入到中央處理鵬，中^tS4li&利用給定信mio當(dāng)前閥位信息，aa基于糊專(zhuān)家鄉(xiāng)啲控制軟ffls制電機(jī)啟停，艦電機(jī)驅(qū)動(dòng)鵬動(dòng)作，從而被閥門(mén)開(kāi)度，彭仁#^|尻區(qū)要求，停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明fim^糊sm1、利用高性纖灘號(hào)處理芯片實(shí)現(xiàn)電鵬行機(jī)構(gòu)鵬制，提高控制的鵬和精度；2、齡因普通單片^Bi3iJS限制而引起的控審蹄后和精度缺陷，^h控審i離具有很好的調(diào)節(jié)性能和可靠性；3、雌明硬件Efe^簡(jiǎn)單、輸出M^E沖^^可靠、實(shí)N1S制精度高，可2S^I高裝置的穩(wěn)定性和可靠性；4、齡電動(dòng)執(zhí)行TO采用^t設(shè)計(jì)，本發(fā)明的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了智能化功能，具有廣闊的市場(chǎng)自前景。5、倉(cāng)辦根據(jù)鵬工況和閥門(mén)的狀態(tài)根據(jù)糊規(guī)則調(diào)節(jié)停車(chē)傻置，保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度。圖1是本發(fā)明基于糊專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智會(huì)敏制方法的辦、繊圖。圖2是本發(fā)明方法所涉及的智l^^電動(dòng)執(zhí)行;ia^的,結(jié)構(gòu)^^圖。圖3是本發(fā)明所涉及的皿檢測(cè)單元單^構(gòu)^圖。圖4是本發(fā)明所涉及的中^IS艦單元單元結(jié)構(gòu)禱圖。圖5是本發(fā)明聽(tīng)涉及的E^l驅(qū)動(dòng)單元FfeS結(jié)構(gòu)^S圖。具將ife^實(shí)施例l:如圖1，本發(fā)明,的基于,專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智獸^S制方法，包括第一、初始化用于^^^J^If^a、中,置；第二^^她艦錢(qián)翻單柳閥微定檢測(cè)單元誠(chéng)閥艦其給定值的采集與鵬；第三、智倉(cāng)鵬帝i潔法由中央^S單元^^^dg的計(jì)算，包fet家規(guī)則^:和模糊專(zhuān)家規(guī)則粒；專(zhuān)家娜l汰.臓執(zhí)行HCTA1大小判斷執(zhí)行簡(jiǎn)頓區(qū)控制^^控制；娜術(shù)器運(yùn)行拔態(tài)判斷是否勝鵬翻規(guī)則為以執(zhí)行ma條E及偏^^率EC為輸入，鵬糊規(guī)貝臓定電機(jī)停車(chē)位置修IEMH;本發(fā)明智倉(cāng)g^審lj^法中涉及6^規(guī)則表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其中E，EC及Hfi^]^i集為{NL，NM，NS，ZO，PS，PM,PL}，NL為負(fù)大；NM為負(fù)中；NS為負(fù)小；ZO為零；PS為正小；PM為正中；PL為正大。第四、控制信彌出輸出電機(jī)啟f雜制信號(hào)，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元執(zhí)行；第五、SA下一循環(huán)。實(shí)例電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)ffll程中，由于工況變《域自身參數(shù)變化，在一娥制中停車(chē)后，經(jīng)^a檢測(cè)單元和閥位給定檢測(cè)單元檢測(cè)、計(jì)算，執(zhí)行^L置偏差E及偏差變化率EC分別為正中PM、正大PL，貝搬據(jù)翻規(guī)貝撥，電機(jī)停車(chē)位置修正量H為負(fù)大NL,根據(jù)計(jì)算結(jié)果將電機(jī)停車(chē)位置修正量更新，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下一次的調(diào)節(jié)中，按照新的電機(jī)停車(chē)傻置修正量，判斷停車(chē)位置并給出控制信彌出。實(shí)施例2:一種基于模糊專(zhuān)家規(guī)貝啦制的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖2),它翻Microchip公司的高性能數(shù)灘號(hào)控第幡dsPIC6012A作為中央鵬器，^t^置由傻置檢測(cè)單元、閥位給定檢測(cè)單元、中央M單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單柳通信接口^^艦，其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)鵬中包含光頓離鵬。所說(shuō)的隨檢測(cè)單元的輸A^^卜部鵬的高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器，微出^3^接中央數(shù)據(jù)處理單元的A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，中央i[ffi處理單元的輸出端連接包含光電隔離電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出i驢,零型固態(tài)繼電器輸入端。上述所述的位置檢測(cè)單元(見(jiàn)圖3)由^fi傳自、信號(hào)調(diào)理頓各和A/D轉(zhuǎn)換,構(gòu)成；皿傳感器采用的是高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器，用于樹(shù)則閥門(mén)所處開(kāi)度健。閥門(mén)開(kāi)度與反饋電位器的輸出Efeil值有一一對(duì)應(yīng)線性關(guān)系。信號(hào)調(diào)理電路將采集的位置傳,M信號(hào)處SB送入中央處理電路中的A/D轉(zhuǎn)擬莫塊輸入端，即上^ffi兌的A/D轉(zhuǎn)換電路。上述所說(shuō)的中央數(shù)據(jù)處理電,括(見(jiàn)圖4):dsPIC6012A芯片、晶振電路和復(fù)位超絡(luò)、參考電壓源電路；戶満軟件禾辨設(shè)定執(zhí)行斜權(quán)制dsPIC6012A芯片對(duì)閥門(mén)位置檢測(cè)、并發(fā)出相雜制指令；晶振電路向dsPIC6012A芯片劍共時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電E^I^上電復(fù)位信號(hào)；參考電壓源電鵬供A/D轉(zhuǎn)換參考腿。上述所說(shuō)的dsPIC6012A芯片包含大容量f魏閃存、多個(gè)32位定時(shí)器和SPI、SCI、CAN多種接口，，8路PWM控制脈沖信號(hào)；晶振電路由電容C3、C4和晶振體U2構(gòu)成。上述所說(shuō)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(見(jiàn)圖5)包括固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)、換向、停止等控制；固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1、D2分別控制第一、第二固態(tài)繼電器SSR1，SSR2，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制；控制器的輸出RFO、RF1控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停止，進(jìn)而fflffi制使執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置與給定閥位值相等。上述所說(shuō)的基于模糊專(zhuān)家規(guī)則控制算法軟件主要包括初始化模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊、智能控制算法模塊、控制信號(hào)輸出模塊等，由dsPIC6012A芯片運(yùn)行基于模糊專(zhuān)家規(guī)則控制算法軟件。權(quán)利要求1、一種基于模糊專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制方法，其特征是該方法包括第一、初始化用于完成系統(tǒng)初始參數(shù)設(shè)置、中斷設(shè)置；第二、數(shù)據(jù)采集與處理通過(guò)位置檢測(cè)單元完成閥位的采集與處理，通過(guò)閥位給定檢測(cè)單元完成閥位給定的采集與處理；第三、智能控制算法由中央處理單元完成所采集數(shù)據(jù)的計(jì)算，包括專(zhuān)家規(guī)則建立和模糊規(guī)則建立；專(zhuān)家規(guī)則為根據(jù)執(zhí)行器行程A1大小判斷執(zhí)行簡(jiǎn)單死區(qū)控制或模糊控制；根據(jù)執(zhí)行器運(yùn)行狀態(tài)判斷是否發(fā)生故障；模糊規(guī)則為以執(zhí)行器位置偏差E及偏差變化率EC為輸入，根據(jù)模糊規(guī)則確定電機(jī)停車(chē)位置修正量H；第四、控制信號(hào)輸出輸出電機(jī)啟?？刂菩盘?hào)，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元執(zhí)行；第五、進(jìn)入下一循環(huán)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的智能控制方法，其特征在于第二步中涉及的位置檢測(cè)單元由位置傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和A／D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；信號(hào)調(diào)理電路將采集的位置傳感器電壓信號(hào)處理后送入中央處理單元中的．A／D轉(zhuǎn)換模塊輸入端，即匕述所說(shuō)的A／D轉(zhuǎn)換電路；閥位給定檢測(cè)單元由取樣電路、信號(hào)調(diào)理電路和A／D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；信號(hào)調(diào)理電路將采集的閥位給定信號(hào)處理后送入中央處理電路中的A／D轉(zhuǎn)換模塊輸入端，即匕述所說(shuō)的A／D轉(zhuǎn)換電路。3、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的智能控制方法，其特征在于第三步中涉及的中央處理單元包括dsPIC6012A芯片、晶振電路和復(fù)位電路、參考電壓源電路；所編軟件程序設(shè)定執(zhí)行條件控制dsPIC6012A芯片對(duì)閥門(mén)位置檢測(cè)、并發(fā)出相關(guān)控制指令；晶振電路向dsPIC6012A芯片提供時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電路提供E電復(fù)位信號(hào)；參考電壓源電路提供A／D轉(zhuǎn)換參考電壓。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能控制方法，其特征在于第四步中涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元電路包括由固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成，完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)、換向、停止控制；I置I態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1、D2分別控制第一、第二固態(tài)繼電器SSR．1，SSR2，實(shí)現(xiàn)電機(jī)『F反轉(zhuǎn)控制；控制器的輸出RF0、RFl控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停止，進(jìn)而控制實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置與給定閥位值相等。全文摘要一種基于模糊專(zhuān)家規(guī)則的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制方法。本發(fā)明應(yīng)用智能控制理論與技術(shù)，制定模糊專(zhuān)家規(guī)則，設(shè)計(jì)適用于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能控制方法，該方法包括數(shù)據(jù)采集與處理、智能控制算法(包括專(zhuān)家規(guī)則和模糊規(guī)則的建立)、控制信號(hào)輸出與執(zhí)行。硬件利用Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A及其外圍電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度和快速處理，更好地提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能化水平，保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有較好的實(shí)時(shí)性和可靠性，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況和閥門(mén)的狀態(tài)調(diào)節(jié)停車(chē)位置，保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度，更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。文檔編號(hào)G05B13/02GK101201590SQ20071015025公開(kāi)日2008年6月18日申請(qǐng)日期2007年11月21日優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日發(fā)明者岳有軍,王紅君,輝趙申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)