一种流量-压力双闭环气体压力控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及气体压力数字控制领域，尤其设及一种流量-压力双闭环气体压力控 制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 传统气体压力控制方法多通过机械式调节器实现，通过膜片等弹性感压元器件， 将输出端气体压力反馈至控制机构，推动活口建立流量，进而改变输出端压力。但由于控制 机构比较复杂，机构之间存在摩擦等因素，其控制的响应速度及精度都受此影响。随着数字 控制技术的发展，人们开始尝试应用数字控制方法控制气体压力，由于该控制通过驱动元 件直接驱动执行机构，简化控制机构，进而能够提高响应速度和精度。在实际应用过程中发 现常规的数字控制方法，如PID控制、PI模糊控制等，虽然在某些应用范围获得了预期的效 果，但对一些特殊应用范围，如小目标容积和有大范围流量干扰项的控制，其效果不如机械 式调节器的控制效果。
[0003] 在运样的小目标容积和有大范围流量的领域，如飞行员供氧调节装置，其控制的 目标腔体容积不足而使用过程中会有流量变化范围在0~3(K)L/min的干扰项。由于 实际情况下存在较大变化量的干扰输出流量，如果单纯使用出口压力进行控制，流量干扰 项对控制系统是不可观的，因此在调节过程中无法针对变化的干扰项进行有效地调整和跟 随，运导致系统调节的输出流量相较干扰流量始终存在动态误差。同时由于系统阻尼及数 字系统调节周期等原因，会使系统调节存在静态误差。
[0004] 综上，传统的机械式气体压力控制方法在响应速度和响应精度上达不到要求，常 规的数字化气体压力控制方法又存在不可控的动态误差和静态误差。
【发明内容】
阳0化]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中机械式气体压力控制方法在响应 速度和响应精度上达不到要求，常规的数字化气体压力控制方法又存在不可控的动态误差 和静态误差的缺陷，提供一种能够解决动态误差和静态误差，并且响应速度快、控制精度高 的流量-压力双闭环气体压力控制方法及装置。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 本发明提供一种流量-压力双闭环气体压力控制方法，包括W下步骤：
[0008] S1、获取流量传感器和压力传感器实时采集到的流量数据和压力数据，包括活口 入口处的流入流量数据和系统出口处的气体压力数据；
[0009] S2、双闭环系统的内环系统根据流入流量数据和气体压力数据，计算得出干扰流 量数据的大小，并W输入流量数据和干扰流量数据的差值作为内环控制参数，进而计算得 出活n的移动方向和位移量；
[0010] S3、双闭环系统的外环系统根据系统出口处的气体压力数据，与输入的目标压力 数据计算差值，得出系统的静态误差，并计算得出为活口附加的调节移动方向和调节位移 量；
[0011] S4、根据内环系统得出的移动方向和位移量，w及外环系统得出的调节移动方向 和调节位移量，对活口进行调节，使系统的压力达到目标控制范围。
[0012] 步骤S2中使用比例积分微分运算来计算活口的移动方向和位移量。
[0013] 本发明提供一种流量-压力双闭环气体压力控制装置，包括气源腔、待控制压力 腔和控制装置；
[0014] 所述待控制压力腔内安装有流量传感器和压力传感器；
[001引所述控制装置包括活口座、活口杆、橡胶垫、音圈电机、控制板和弹黃；
[0016] 所述控制板与所述音圈电机、所述流量传感器和所述压力传感器相连，并控制所 述音圈电机的工作状态；
[0017] 所述音圈电机与所述活口杆相连，并在通电时带动所述活口杆运动；
[001引所述活口杆上套接有所述弹黃，所述弹黃将所述活口杆压紧在所述活口座上；所 述活口杆的活动端设置有用于对所述气源腔密封的所述橡胶垫。
[0019] 所述活口座、所述活口杆和所述橡胶垫构成可变密封结构。
[0020] 所述流量传感器设置在靠近流量干扰源处。
[0021] 本发明产生的有益效果是：本发明的流量-压力双闭环气体压力控制方法针对一 类小目标容积和大流量范围的气体压力控制系统，如飞行员供氧调节装置，根据采集到的 气体压力数据和流量数据，计算出干扰流量的大小W及压力输出的误差，并通过控制装置 控制活口杆调节输入的气体压力，使待控制腔内的压力达到目标控制范围，能够有效的消 除动态误差和静态误差，提高了控制精度；另外，通过音圈电机带动活口杆进行调节，能够 快速的对气体压力的变化做出响应，控制效率高。
【附图说明】
[0022] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0023] 图1是本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制方法的流程图；
[0024] 图2是本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制装置的结构示意图；
[0025] 图3是本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制方法的系统框图；
[0026] 图4是本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制方法的控制算法流程图；
[0027] 图中1-活口座，2-活口杆，3-橡胶垫，4-音圈电机，5-控制板，6-流量传感器， 7-压力传感器，8-弹黃，9-气源腔，10-待控制压力腔。
【具体实施方式】
[002引为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0029] 如图1所示，本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制方法，包括W下步 骤：
[0030] S1、获取流量传感器和压力传感器实时采集到的流量数据和压力数据，包括活口 入口处的流入流量数据和系统出口处的气体压力数据；
[0031] S2、双闭环系统的内环系统根据流入流量数据和气体压力数据，计算得出干扰流 量数据的大小，并W输入流量数据和干扰流量数据的差值作为内环控制参数，使用比例积 分微分（PID)运算的方法，进而计算得出活口的移动方向和位移量；
[0032] S3、双闭环系统的外环系统根据系统出口处的气体压力数据，与输入的目标压力 数据计算差值，得出系统的静态误差，并计算得出为活口附加的调节移动方向和调节位移 量；
[0033] S4、根据内环系统得出的移动方向和位移量，W及外环系统得出的调节移动方向 和调节位移量，对活口进行调节，使系统的压力达到目标控制范围。
[0034] 如图2所示，本发明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制装置用于实现本发 明实施例的流量-压力双闭环气体压力控制方法，包括气源腔9、待控制压力腔10和控制装 置；
[0035] 待控制压力腔10内安装有流量传感器6和压力传感器7 ;
[0036] 控制装置包括活口座1、活口杆2、橡胶垫3、音圈电机4、控制板5和弹黃8 ;活口 座1、活口杆2和橡胶垫3构成可变密封结构。
[0037] 控制板5与音圈电机4、流量传感器6和压力传感器7相连，并控制音圈电机4的 工作状态；流量传感器6设置在靠近流量干扰源处。
[0038] 音圈电机4与活口杆2相连，并在通电时带动活口杆2运动；
[0039] 活口杆2上套接有弹黃8,弹黃8将活口杆2压紧在活口座1上；活口杆2的