一种新的阀门摩擦补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种新的阀门摩擦补偿方法，属于自动控制领域。本发明基于PI型控制器、一阶延迟系统模型和数据驱动阀门模型，其中数据驱动阀门模型为两参数数据驱动模型，先确定补偿时刻，得到该时刻相关参数，推算阀门的理想工作位置，再将PI型控制器切换成手动状态，对PI型控制器输出端加入补偿信号，最后向PI型控制器输出端加入反方向的阶跃信号使得阀门输出变为理想工作位置，从而对阀门摩擦进行补偿。本发明能够对存在震荡现象的阀门进行有效的补偿。在摩擦补偿过程中，阀门仅会运动两次，大大减轻了对阀门的磨损程度，延长了阀门的寿命。本发明不需要修改现有控制器结构，只是从现有的自动控制模式切换到手动控制模式，易于在工业现场实现。
【专利说明】一种新的阀门摩擦补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动控制领域，更准确地说本发明涉及一种新的阀门摩擦补偿方法。
【背景技术】
[0002]震荡是工厂生产中一种常见的干扰，而阀门摩擦是产生震荡的常见因素之一。由摩擦产生的震荡使得生产过程大受影响，如产品质量的下降、生产过程的能耗增加、生产设备的报废加速以及工厂利润的降低。
[0003]通常情况下，问题阀门的维护、更换会在工厂生产线停产时进行。正常生产周期下生产线的停产维护一般在6个月到3年之间，长时间的生产无疑会使得阀门摩擦的影响加剧，造成的损失也更大。因而当检测到阀门存在严重的摩擦时，在线迅速补偿摩擦带来的影响变得十分必要。
[0004]现有的阀门摩擦补偿方法是将一种短时脉冲信号叠加在操作变量上以尽量克服调节阀的粘滞故障，这种补偿方法存在两个主要技术问题，即(I)阀门运动频率过快，导致阀门磨损加剧，缩短其使用寿命，(2)控制器结构组态需要修改，难以在工业现场实现。本发明将克服这两个主要技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的是针对上述现有阀门摩擦补偿方法中的不足，提供一种新的阀门摩擦补偿方法。
[0006]本发明基于PI型控制器、一阶延迟系统模型和数据驱动阀门模型，其中数据驱动阀门模型为两参数数据驱动模型，包括下述步骤:
[0007]I)确定补偿时刻tA，将tA选择为PI型控制器输出信号m(t)开始上升，并且y(t)等于控制回路设定值的那一时刻，并得到该时刻的PI型控制器输出值m(tA)，以及数据驱动阀门模型的参数fs、fd和一阶延迟系统模型的参数Κρ、Τρ、Θ，推算阀门的理想工作位置vss。
[0008]2)在tA+Ts时刻，将PI型控制器切换成手动状态，并在PI型控制器输出端加入补偿信号％(&)进行补偿，使m(tB) =m(tA)+ma(tB)，其中，Ts为系统的采样时间，补偿信号ma(tB)的幅值应满足幅值关系不等式 1.5max(m(t)) >ma(tB) > fs+fd_m(tA)+min (m(t)), tB等于tA+Ts。
[0009]3)在tB+NTs时刻，向PI型控制器输出端加入一个反方向的幅值为ma(tc)的阶跃信号，使m(tc) = m(tB)-ma(tc),其中，N为正整数，ma(tc)的幅值与!!^!^)的关系应满足等式 ma (tc) = m (tA) +ma (tB) -vss+fd, tc 等于 tB+NTs。
[0010]通过第三步的补偿，阀门的输入将持续保持在m(tc)的位置，其中m(tc) = vss-fd,使得阀门的输出将变为vss，从而有效减少系统输出的震荡。
[0011]对于上述步骤3)中的正整数N，一般可以在f 10之间进行取值，以取得更好的补偿效果。
[0012]本发明的有益效果为:本发明能够对存在震荡现象的阀门进行有效的补偿。在阀门摩擦补偿过程中，阀门仅会运动两次，大大减轻了对阀门的磨损程度，使得阀门的寿命不会因为对阀门摩擦进行补偿而缩短。新的阀门摩擦补偿方法不需要修改现有控制器结构，只是从现有的自动控制模式切换到手动控制模式，从而易于在工业现场实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为数据驱动阀门模型图。
[0014]图2为本发明的阀门摩擦补偿方法示意图。
[0015]图3为补偿前的闭环控制系统信号图。
[0016]图4为补偿后的闭环控制系统信号图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本发明方法进行详细描述。
[0018]本发明建立于PI型控制器和一阶延迟系统模型之上，其中PI控制器是过程控制回路中使用最为广泛的控制器，一阶延迟系统模型也是普遍应用的系统模型，因而本发明具有广泛的应用背景。PI控制器与一价延迟系统模型的数学表达一般如下所示:
[0019]
【权利要求】
1.一种新的阀门摩擦补偿方法，基于PI型控制器、一阶延迟系统模型和数据驱动阀门模型，其中数据驱动阀门模型为两参数数据驱动模型，包括以下步骤: 1)确定补偿时刻将G选择为PI型控制器输出信号《U)开始上升、并且_F(i)等于控制回路设定值的那一时刻，并得到该时刻的PI型控制器输出值《 (G)，以及数据驱动阀门模型的参数和一阶延迟系统模型的参数&、/;、Θ，推算阀门的理想工作位置L; 2)在tA—Ts时刻，将PI型控制器切换成手动状态，并在PI型控制器输出端加入补偿信号进行补偿，使二 IuUa)+其中7；为系统的采样时间，补偿信号A(G)的幅值应满足幅值关系不等式7.f+fd~ mitj+minimix)) , 等于tArTs ； 3)在tB+NTs时亥lj，向PI型控制器输出端加入一个反方向的幅值为(tc)的阶跃信号，使》(&)= m{tB) - ma{tr),其中Ar为正整数，》?的幅值与mjts)的关系应满足等式二 mCtJ+ ma(tB) - vs+fd, tc 等于 tB+NTs。
2.根据权利要求1所述的一种新的阀门摩擦补偿方法，其特征在于，所述步骤3)中的正整数#在广10之间取值。`
【文档编号】G05B11/42GK103676644SQ201210344499
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】束长好, 韩永立, 王建东, 陈兵 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化扬子石油化工有限公司