一种调节阀控制方法、装置及智能阀门定位器的制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种调节阀控制方法，包括：获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置；参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线；比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。因此，本申请降低了因移动速度过大，而在目标位置未及时停止情况的发生，从而降低了超调问题发生的概率。
【专利说明】—种调节阀控制方法、装置及智能阀门定位器
【技术领域】
[0001]本申请涉及调节阀控制领域，特别涉及一种调节阀控制方法、装置及智能阀门定位器。
【背景技术】
[0002]随着化 工、冶金、电力和制药等行业的快速发展，在整个过程控制中，人们对气动调节阀的控制品质提出了更高的要求。智能阀门定位器作为气动调节阀的核心部分，对整个调节阀控制系统的性能起着决定性的作用。
[0003]目前，智能阀门定位器采用“五步开关”控制算法对调节阀进行定位控制。其中，在“五步开关”控制算法中，在调节阀处于控制快速区内时，采用棒棒控制方法；在调节阀处于控制低速区内时，采用PWM (脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)脉冲控制方法；在调节阀处于控制死区内时，采用直接关闭PWM输出的方式，使调节阀停止于控制死区内。“五步开关”算法在控制低速区内采用的PWM脉冲控制方法一般为采用固定PWM占空比(速度控制的参数)对调节阀的移动速度进行控制或对PWM占空比进行简单的变化，对调节阀的移动速度进行控制。
[0004]由于“五步开关”算法在控制低速区内采用固定或简单变化的PWM占空比对调节阀的移动速度进行控制，因此智能阀门定位器在对调节阀进行控制时，调节阀在趋近于目标位置时，PWM占空比仍然较大，导致移动速度过大，使调节阀不能在目标位置及时停止，造成超调问题。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种调节阀控制方法、装置及智能阀门定位器，以达到降低超调问题发生的概率的目的，技术方案如下:
[0006]一种调节阀控制方法，包括:
[0007]获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置；
[0008]参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线；
[0009]比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
[0010]优选的，所述标准参考线通过理想速度-位移公式Fias+ ^表征，其中，
所述Vail为调节阀的某个位移量对应的理想速度，所述Vtl为调节阀在所述初始位置的速度，所述△为调节阀的初始位置与目标位置的差值的绝对值，所述S为调节阀的当前位置距离初始位置的位移量。[0011]优选的，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括:
[0012]在比较的结果为所述实际移动速度小于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行增大调整。
[0013]优选的，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括:
[0014]在比较的结果为所述实际移动速度大于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行减小调整。
[0015]优选的，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括:
[0016]在比较的结果为所述实际移动速度等于相应的理想速度的情况下，保持控制所述调节阀移动速度的PWM占空比不变。
[0017]一种调节阀控制装置，包括:
[0018]获取单元，用于获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置；
[0019]确定单元，用于参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线；
[0020]调整单元，用于比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
[0021]优选的，所述调整单元包括:
[0022]第一调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度小于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行增大调整。
[0023]优选的，所述调整单元包括:
[0024]第二调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度大于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行减小调整。
[0025]优选的，所述调整单元包括:
[0026]第三调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度等于相应的理想速度的情况下，保持控制所述调节阀移动速度的PWM占空比不变。
[0027]一种智能阀门定位器，至少包括如上述的调节阀控制装置和位置传感器；
[0028]所述位置传感器，用于采样所述调节阀的位移量，并发送至所述调节阀控制装置。
[0029]与现有技术相比，本申请的有益效果为:
[0030]在本申请中，通过参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，然后通过比较位移量对应的实际移动速度和理想速度的大小，依据比较结果对控制调节阀移动速度的PWM占空比进行调整，从而使实际移动速度趋近于相应的理想速度，通过对控制调节阀移动速度的PWM占空比进行调整后，使实际移动速度符合速度匀速下降规律，在调节阀的位移量趋近于调节阀当前位置与目标位置的差值时，说明调节阀趋近于目标位置，实际移动速度因符合速度匀速下降规律，在调节阀趋近于目标位置时，速度已经变得很小，不会出现移动速度过大的情况，降低了因移动速度过大，而在目标位置未及时停止情况的发生，从而降低了超调问题发生的概率。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本申请提供的一种调节阀控制方法的一种流程图；
[0033]图2是本申请提供的一种标准参考线的一种示意图；
[0034]图3是本申请提供的一种调节阀控制装置的一种结构示意图；
[0035]图4是本申请提供的一种智能阀门定位器的一种结构示意图。 【具体实施方式】
[0036]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0037]一个实施例
[0038]请参见图1，其示出了本申请提供的一种调节阀控制方法的一种流程图，需要说明的是，本申请提供的调节阀控制方法基于智能阀门定位器中的调节阀控制装置，可以包括以下步骤:
[0039]步骤Sll:获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置。
[0040]在本实施例中，对调节阀当前位置距离初始位置的位移量是采用定时采样的方式进行采集的。采集位移量由智能阀门定位器中的位置传感器进行采集，然后由调节阀控制装置从位置传感器获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量。
[0041]调节阀每移动一段距离，达到定时采样的采样周期后，就会获取到一个新的调节阀当前位置距离初始位置的位移量。
[0042]步骤S12:参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线。
[0043]在本实施例中，预设设置的标准参考线在调节阀从快速区切换到低速区时生成的，具体是根据所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线。如图2所示，图2示出的是本申请提供的一种标准参考线的一种示意图，图2中的Vtl为调节阀在初始位置的速度，所述△为调节阀的初始位置与目标位置的差值的绝对值，所述S为调节阀的当前位置距离初始位置的位移量，V
为调节阀在某阀位下的理想速度。
[0044]在本实施例中，基于调节阀从快速区进入低速区后，调节阀的移动速度应越来越小，以避免速度过大造成超调问题的目的，通过预先设置一条标准参考线，将作为判断调节阀移动速度的标准，来控制调节阀移动速度，避免因速度过大而造成超调问题。其中，标准参考线用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线，速度匀速下降的变化线所表征的物理意义为:调节阀在从快速区切换到低速区时的速度为调节阀在低速区中的最大移动速度，调节阀从最大移动速度匀速下降，直至调节阀到达目标位置时，调节阀的移动速度下降为O0
[0045]在速度匀速下降的变化线中，速度最大值为调节阀在初始位置的速度，且调节阀在低速区中的移动速度随调节阀的位移量的增大而匀速下降，当调节阀的位移量等于调节阀的初始位置与目标位置的差值相等时，速度为O。
[0046]参考标准参考线，可以确定与调节阀当前位置距离初始位置的位移量对应的理想速度。
[0047]步骤S13:比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
[0048]在本实施例中，调节阀当前位置距离初始位置的位移量对应的实际移动速度即调节阀在当前位置的实际移动速度。调节阀在当前位置的实际移动速度可以通过当前位置距离初始位置的位移量除以调节阀从初始位置移动至当前位置所需的时间得到。其中，调节阀从初始位置移动至当前位置所需的时间可以通过定时采样时记录的定时时间获得。
[0049]在本实施例中，可以比较调节阀的当前位置距离初始位置的位移量对应的实际移动速度和理想速度的大小，通过比较的结果调整控制调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
`[0050]由于调节阀每移动一段距离，达到定时采样的采样周期后，就会获取到一个新的调节阀当前位置距离初始位置的位移量，因此，位移量对应的实际移动速度和理想速度的比较过程也是定时进行的，调整控制调节阀移动速度的PWM占空比也是定时进行的，即在调节阀到达目标位置前，会进行多`次调整控制调节阀移动速度的PWM占空比的操作。
[0051]在本实施例中，在比较的结果为所述实际移动速度小于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行增大调整，以提高实际移动速度，使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
[0052]在比较的结果为所述实际移动速度大于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行减小调整，以降低实际移动速度，使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
[0053]在比较的结果为所述实际移动速度等于相应的理想速度的情况下，说明实际移动速度大小合适，保持控制所述调节阀移动速度的PWM占空比不变，以保持当前实际移动速度不变。
[0054]在本实施例中，对控制调节阀移动速度的PWM占空比进行调整时，可以生成标准参考线对应的理想速度-位移公式巧Ml = ~^XS + F0
O
[0055]所述Vaig为调节阀的某个位移量对应的理想速度，所述Vtl为调节阀在所述初始位置的速度，所述△为调节阀的初始位置与目标位置的差值的绝对值，所述S为调节阀的当前位置距离初始位置的位移量。其中，某个位移量对应的理想速度也可以表示为某个阀位下的理想速度。
[0056]根据理想速度-位移公式
【权利要求】
1.一种调节阀控制方法，其特征在于，包括: 获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置； 参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线； 比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准参考线通过理想速度-位移公式
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括: 在比较的结果为所述实际移动速度小于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行增大调整。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括: 在比较的结果为所述实际移动速度大于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行减小调整。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比较的结果，调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比的过程，包括: 在比较的结果为所述实际移动速度等于相应的理想速度的情况下，保持控制所述调节阀移动速度的PWM占空比不变。
6.一种调节阀控制装置，其特征在于，包括: 获取单元，用于获取调节阀当前位置距离初始位置的位移量，所述初始位置为该调节阀从快速区切换到低速区时的位置； 确定单元，用于参考预先设置的标准参考线，确定与所述位移量对应的理想速度，所述标准参考线为由所述调节阀在所述初始位置的速度，及初始位置与目标位置的差值，生成的用于表示所述调节阀速度匀速下降的变化线； 调整单元，用于比较所述位移量对应的实际移动速度与所述理想速度，依据比较结果调整控制所述调节阀移动速度的PWM占空比，以使实际移动速度趋近于相应的理想速度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括: 第一调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度小于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行增大调整。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括: 第二调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度大于相应的理想速度的情况下，使用二分法对控制所述调节阀移动速度的PWM占空比进行减小调整。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括: 第三调整子单元，用于在比较的结果为所述实际移动速度等于相应的理想速度的情况下，保持控制所述调节阀移动速度的PWM占空比不变。
10.一种智能阀门定位器，其特征在于，至少包括如权利要求6-9任意一项所述的调节阀控制装置和位置传感器； 所述位置传感器，用于采样所述调节阀的位移量，并发送至所述调节阀控制装置。
【文档编号】F16K37/00GK103672103SQ201310692390
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】付健, 马林, 钟盛辉, 蒋浩, 刘小强 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司