智能定位器控制方法以及装置与流程

本发明涉及智能定位器领域，具体而言，涉及一种智能定位器控制方法以及装置。

背景技术：

由于定位器阀门相较传统的机械式定位器而言，具有反应快速、模型简单、控制精度高等一系列优点，因此，智能定位器取代传统的机械式阀门已经成为一种趋势。

请参看图1，智能定位器的基本理论是在执行控制阀门定位运算中，通过比较控制命令(cmd)与阀位(pos)之间的偏差值△p，判断△p正差或者负差，然后选择控制哪个压电阀做pwm动作。目前，智能定位器的控制方法主要有两种：一种是基于pid理论，以固定的比例系数、积分系数以及微分系数三个参数进行计算，无限缩小控制命令与阀位之间的偏差值，另一种为采用有固有节奏控制压电阀高速-中速-低速方式接近目标的控制。若采用目前的控制方式，对于起始开度不同，但开度区间相同(例如从pos20％变化到pos30％与从pos30％变化到pos40％，开度区间均为pos10％)的变化控制，均是代入开度区间pos10％这个值解方程，因此，对于从pos20％变化到pos30％以及对于与从pos30％变化到pos40％，解出的阀门的行程变化速率vx的与变化过程是一样的，与脉冲调制信号(pwm)脉宽调整高电平时间(won)呈比例线性关系。0

然而，对于智能定位器而言，由于其内部压强与大气压强之间的压差不断变化、其内部的弹簧推力f与阀门行程呈非线性关系、气缸容积变化与阀门行程呈非线性变化以及管道流体、系统摩擦力等对阀杆的影响等综合因素，导致阀门的行程变化速率vx与pwm的won不存在比例线性关系，因此，若采用传统的控制方法，经常导致不能快速准确地定位目标值、造成死区过大、控制精度不够高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种智能定位器控制方法以及装置，以缓解现有的智能定位器的控制方法存在的不能快速准确地定位目标值、造成死区过大、控制精度不够高的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能定位器控制方法，所述方法包括：控制装置获取所述智能定位器的目标阀位；在控制所述智能定位器向所述目标阀位移动的过程中，获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，得到每一周期的阀位偏差；基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，获取每一周期内所述预先保存的数据中与所述阀位以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息；基于所述脉宽调整信息，调整每一周期内的所述阀位。

第二方面，本发明实施例提供了一种智能定位器控制装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取所述智能定位器的目标阀位；第二获取模块，用于在控制所述智能定位器向所述目标阀位移动的过程中，获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，得到每一周期的阀位偏差；第三获取模块，用于基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，获取每一周期内所述预先保存的数据中与所述阀位以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息；调整模块，用于基于所述脉宽调整信息，调整每一周期内的所述阀位。

与现有技术相比，本发明各实施例提出的智能定位器控制方法以及装置的有益效果是：控制装置通过获取智能定位器的每一周期的目标阀位、阀位以及阀位偏差，并基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，调整每一周期内的所述阀位，由于每一周期内，都基于所述阀位、所述阀位偏差，将相同阀位偏差对应的不同阀位的压强、摩擦力等额外因素纳入考虑范围之内，提高了控制精度，避免了在死区来回震荡，不能准确定位目标的缺陷。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术的智能定位器的控制原理图；

图2为本发明实施例提供的控制装置的结构框图；

图3为本发明第一实施例提供的智能定位器控制方法的流程图；

图4为本发明第一实施例提供的智能定位器控制方法的一种pwm最佳接近目标阀位的示意图；

图5为本发明第一实施例提供的智能定位器控制方法的目标阀位与实际阀位之间的动态追踪示意图；

图6为本发明第二实施例提供的智能定位器控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2所示，是所述控制装置100的方框示意图。所述控制装置100可以是个人电脑(personalcomputer，pc)、平板电脑等。所述控制装置100包括：智能定位器控制装置、存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、输入输出单元150、音频单元160、显示单元170。

所述存储器110、存储控制器120、处理器130、外设接口140、输入输出单元150、音频单元160以及显示单元170各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述智能定位器控制装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器110中或固化在客户端设备的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行存储器110中存储的可执行模块，例如所述智能定位器控制装置包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存储器110用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的服务器200、控制装置100所执行的方法可以应用于处理器130中，或者由处理器130实现。

处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述外设接口140将各种输入/输出装置耦合至处理器130以及存储器110。在一些实施例中，外设接口140，处理器130以及存储控制器120可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

输入输出单元150用于提供给用户输入数据实现用户与控制装置100的交互。所述输入输出单元150可以是，但不限于，鼠标和键盘等。

音频单元160向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。

显示单元170在控制装置100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元170可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器130进行计算和处理。

第一实施例

请参照图3，图3是本发明第一实施例提供的一种智能定位器控制方法的流程图，所述方法应用于控制装置。下面将对图3所示的流程进行详细阐述，所述方法包括：

步骤s110：控制装置获取所述智能定位器的目标阀位。

其中，所述智能定位器包括气缸、压电阀、动力头、位置传感器、弹簧等，智能定位器通过压电阀的吸气以及排气改变气缸内的压强，使得智能定位器的阀位发生改变。

作为一种实施方式，所述控制装置可以预先获取数据，并将数据作为预先保存的数据存储在内存中，建立数据库，为正式控制提供精准参考。作为另一种实施方式，所述控制装置也可以在每次需要调整阀位时，获取一次数据。

其中，所述数据中可以包括所述智能定位器的全部数值的阀位以及与所述阀位相对应的所有阀位偏差相匹配的脉冲调制信号(pwm)的脉宽调整信息，该脉宽调整信息使得智能定位器最快最精准的达到目标阀位，整体思路为：接收到远离目标阀位区信号，pwm的高电平时间为won全高，运动最快→接收到接近目标阀位区信号(s高)，pwm的高电平时间为won衰减，运动变慢→接收到靠近目标阀位控制死区信号(s中)，pwm的高电平时间为won最低幅度，直至接到运动停止信号(s低)，达到目标阀位。所述智能定位器按照won高-----s高-------won中-----s中-----won低-----s低的顺序运动，逐渐衰减高电平的时间，直到达到目标阀位，预先获取数据为智能定位器提供won高、won中、won低的具体时间以及s高、s中、s低的具体值。

进一步地，例如，阀位开度为0，阀位偏差为5％时，在每一个周期内pwm的高电平时间won以及won应该如何变化，何时开始变化，能够最快最准的达到目标阀位；阀位开度为0，阀位偏差为10％时，在每一个周期内pwm的高电平时间won以及won应该如何变化，何时开始变化等。针对每一个阀位开度数值，均包含所有阀位偏差的脉冲调制信号(pwm)的脉宽调整信息，此处不再枚举。

所述数据是在智能定位器的所有组件共同作用下产生，包含了所有因数对智能定位器的控制特性。

所述控制装置响应于用户的输入指令，并根据所述输入指令，可以获取所述智能定位器的目标阀位。例如，目标阀位的开度百分比可以是pos30％。

步骤s120：在控制所述智能定位器向所述目标阀位移动的过程中，获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，得到每一周期的阀位偏差。

控制装置可以预设运动周期，例如可以设置周期为20ms。控制装置在控制所述智能定位器向所述目标阀位移动的过程中，可能在一个周期内达到目标阀位，也可能需要历经多个周期后达到目标阀位。

控制装置可以在每一周期的起始时刻获取所述智能定位器的阀位，并将所述目标阀位与所述阀位两者之间做差，得到每一周期的阀位偏差△p。

以控制装置需要控制智能定位器历经多个周期后达到目标阀位为例，假设在第一周期内，获取到的阀位为pos5％，那么在第一周期内的阀位偏差△p1为25％，在第二周期内，获取到的阀位为pos25％，那么在第一周期内的阀位偏差△p2为5％，在第三周期内，获取到的阀位为pos28％，那么在第三周期内的阀位偏差△p3为2％，依次类推。直至在某一周期阀位偏差△pn达到预设值，该预设值表征智能定位器的阀位达到目标阀位的浮动范围。

此外，针对同一开度区间的阀位变化，可能存在变化趋势不一样的情况，例如开度区间为10％，可能是初始阀位从5％变化到目标阀位15％，也可能是由初始阀位15％变化到目标阀位5％。又由于不同的阀位开度，气缸内的压强不一样，再加上其他额外因素，例如弹簧推力与行程呈非线性关系、管道以及系统摩擦力等的综合影响，因此，阀位的变化速度也不同，存在诸多不确定性，甚至差距很大。

因此，作为一种实施方式，所述控制装置获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，可以得到每一周期的所述阀位偏差以及变化趋势。所述变化趋势包括从低阀位变更到高阀位以及从高阀位变更到低阀位。

相应地，所述预先保存的数据内包括与所述阀位、变化趋势以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息。

步骤s130：基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，获取每一周期内所述预先保存的数据中与所述阀位以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息。

值得指出的是，在本发明实施例中，区别于现有技术的特征至少包括：在获取每一周期内pwm的脉宽调整信息时，至少是同时基于每一周内的阀位偏差以及每一周起内的当前阀位。所述区别技术特征避免了传统技术对于开度区间相同，但起始开度不同(例如从pos20％变化到pos30％与从pos30％变化到pos40％，开度区间均为pos10％)采用的是相同的脉宽调整信息，使得智能定位器不能快速准确地定位目标值，来回震荡，控制精度不高的问题。

步骤s140：基于所述脉宽调整信息，调整每一周期内的所述阀位。

所述控制装置基于所述脉宽调整信息，使得所述智能定位器的压电阀的速度从高速衰减到中速再衰减到低速，直至到达所述目标阀位。

所述脉宽调整信息包括脉冲调制信号的脉宽调整高电平时间(won)以及高电平变化时间s，所述高电平变化时间与所述脉宽调整高电平时间相对应，用于表征所述脉宽调整高电平变为低电平，所述控制装置基于所述脉宽调整高电平时间调整所述智能定位器的压电阀的速度，基于所述高电平变化时间，调整所述压电阀速度的变化速度。

当然，由于阀位的变动是由pwm的脉宽调整高电平时间(won)能量累积的过程，在一个周期内，可能看不出阀位的变化，因此，请参看图4，在实际中，可能存在图4所示的情况：即通过所述脉宽调整信息，得到前几个周期内，脉冲调制信号全是won，经过若干周期后，能量累计到一定值，气缸的开启速度最快，阀位以最快速度变化，从某个周期开始，won开始衰减，直至到最接近目标阀位，一个周期内的won达到最低宽度。

此外，所述目标阀位除了是固定值外，还可以是变化值。当目标阀位是变化值时，本发明实施例所提供的方案同样适用。请参看图5，图5示出了目标阀位(cmd)与实际阀位之间的动态追踪示意图，追踪过程中，最理想的效果是两者之间的阀位偏差△p每时每刻都达到最小值。经过计算，采用本方法，两者之间的阀位偏差△p精度最高可以达到0.1％，提高了精度。

本发明第一实施例提供的一种智能定位器控制方法的有益效果是：控制装置通过获取智能定位器的每一周期的目标阀位、阀位以及阀位偏差，并基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，在所述预先保存的数据中匹配出与所述阀位、所述阀位偏差的具体值最佳的运动模式调整每一周期内的所述阀位，由于每一周期内，都基于所述阀位、所述阀位偏差，将相同阀位偏差对应的不同阀位的压强、摩擦力等额外因素纳入考虑范围之内，提高了控制精度，避免了在死区来回震荡，不能准确定位目标的缺陷。

第二实施例

请参照图6，图6是本发明第二实施例提供的一种智能定位器控制装置400的结构框图。下面将对图6所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：第一获取模块410、第二获取模块420、第三获取模块430以及调整模块440。

第一获取模块410，用于获取所述智能定位器的目标阀位。

第二获取模块420，用于在控制所述智能定位器向所述目标阀位移动的过程中，获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，得到每一周期的阀位偏差。

第三获取模块430，用于基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，获取每一周期内所述预先保存的数据中与所述阀位以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息。

所述预先保存的数据内包括与所述阀位、变化趋势以及所述阀位偏差匹配的脉冲调制信号的脉宽调整信息，所述变化趋势包括从低阀位变更到高阀位以及从高阀位变更到低阀位。所述第三获取模块430，具体用于获取每一周期的起始时刻所述智能定位器的阀位，基于所述目标阀位以及所述阀位，得到每一周期的所述阀位偏差以及所述变化趋势。

调整模块440，用于基于所述脉宽调整信息，调整每一周期内的所述阀位。

具体地，所述调整模块440，用于基于所述脉宽调整信息，使得所述智能定位器的压电阀的速度从高速衰减到中速再衰减到低速，直至到达所述目标阀位。

所述脉宽调整信息包括脉冲调制信号的脉宽调整高电平时间以及高电平变化时间，所述高电平变化时间与所述脉宽调整高电平时间相对应，用于表征所述脉宽调整高电平变为低电平。所述调整模块440可以基于所述脉宽调整高电平时间调整所述智能定位器的压电阀的速度，基于所述高电平变化时间，调整所述压电阀速度的变化速度。

本实施例对智能定位器控制的装置400的各功能模块实现各自功能的过程，请参见上述图2至图5所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提出的智能定位器控制方法以及装置，通过本发明第一实施例提供的一种智能定位器控制方法的有益效果是：控制装置通过获取智能定位器的每一周期的目标阀位、阀位以及阀位偏差，并基于所述阀位、所述阀位偏差以及预先保存的数据，在所述预先保存的数据中匹配出与所述阀位、所述阀位偏差的具体值最佳的运动模式调整每一周期内的所述阀位，提高了控制精度，避免了在死区来回震荡，不能准确定位目标的缺陷。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。