专利名称：自适应型智能电动执行机构控制器及其实现自适应控制的方法
技术领域：
本发明属于控制技术领域，特别是涉及一种自适应型智能电动执行机构控制器及其实现自适应控制的方法。
背景技术：
电动执行机构广泛地应用于电力、冶金、化工等行业的自动化控制中。其中，对电动执行机构进行控制的伺服放大部分通常是由输入隔离放大电路、比较、触发电路和功率输出电路组成的，输入一般用线圈隔离，再用磁放大器放大；比较电路一般采用由分立元件组成的电压比较器，触发电路采用张驰振荡触发电路，其稳定性、可靠性均较差；功率输出电路是用的可控硅输出电路，伺服电机转速是固定的，难于调节。该类电动执行机构在控制过程中不能获得其本身的一些特性参数，使得控制精度与可靠性均不高，并且通常只能进行单路模拟量采样，可采集输入信号仅为一种，如电流或电阻，然后将检测信号与输入信号进行比较，由此获得的控制信号送到驱动电路，以控制执行机构的位移输出；有些电动执行机构中虽设置了报警电路，但没有采用连锁保护措施，使得在报警状态下仍然存在不安全性，因而此类伺服放大部分控制的电动执行机构在一些精度、可靠性和稳定性要求较高的场合不能适用。
发明内容
本发明是针对以上现有技术的不足，而设计的一种能实现自适应防过冲智能控制、模拟量多路采样切换、报警输入检测与检测时的连锁保护功能的一种自适应型智能电动执行机构控制器及其实现自适应控制的方法。
本发明采取的技术方案是一种自适应型智能电动执行机构控制器，它包括伺服放大部分和电动执行机构，其特点是，所述的伺服放大部分由微处理器、多路切换电路、A/D转换器、第一光电隔离电路、第二光电隔离电路、第三光电隔离电路、输出驱动电路、固态继电器及连锁保护电路组成；所述的多路切换电路用于接收模拟量信号经多路采样切换，并将各路同时采集到的电流或电阻信号输出到A/D转换器；该多路切换电路还用于接收由微处理器输出的多路切换控制信号；所述的A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号；所述的第一光电隔离电路用于将数字信号隔离后输出到微处理器；所述的第二光电隔离电路用于接收报警输入信号，并将该信号隔离后分别输出到微处理器和连锁保护电路；所述的第三光电隔离电路用于接收经微处理器数据处理后和连锁保护电路输出的信号经隔离后输出到输出驱动电路；所述的输出驱动电路用于将该信号放大后输出到固态继电器，驱动电机动作。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，所述的多路采样切换电路包括多路切换电路、开关片选电路、恒流源电路及基准电压电路；所述的开关片选电路及基准电压电路的各输出端与多路切换电路的输入端连接；所述的多路切换电路的输出端与恒流源电路的输入端连接；所述的恒流源电路的输出端连接到A/D转换电路。
上述一种自适应型智能电动执行机构控制器，其中，所述的连锁保护电路包括两组极限位置报警电路，每组极限位置报警电路包括依次串接的一与非门、一电阻及一放大三极管。
一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特点是，包括以下步骤a、控制器自动完成多路电动执行机构特征参数的自学习过程，获得特征参数阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband，并由微处理器保存这些特征参数；b、智能电动执行机构控制器利用步骤a得到的特征参数，对多路电动执行机构进行自适应控制，包括以下步骤b-1、首先由用户通过外部控制器通过控制信号输入接口给定阀位设定值；b-2、同时微处理器不断对多个不同电动执行机构的阀位实际值的模拟量进行采样，并对各采样信号依次进行判断，以获得每个电动执行机构输出的阀位实际值；b-3、然后根据阀位实测值与阀位设定值之差P与电动执行机构阈值En、死区Deadband之间进行比较，对输出驱动进行控制当P＞En时，输出长脉冲控制；当Deadband＜P≤En时，输出短脉冲控制；当P≤Deadband时，即死区范围内，停止驱动信号输出。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，步骤a所述的特征参数阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband中所述的阈值En是指在阀位的稳定时间内阀位变化的修正值；所述的阀位稳定时间Toff是指电动执行机构在长驱动脉冲信号驱动下全速运动一段时间后，其阀位连续变化超过某一定值A时，控制器截断输出，并开始计时直到阀位稳定所累计的时间；所述的最小动作步进Ton是指电动执行机构在定值短脉冲驱动下，能够使电动执行机构的阀位开始发生变化所需的脉冲信号宽度；所述的最小动作步长Smin是指在输出最小动作步进长度的脉冲时电动执行机构阀位的改变量；所述的死区Deadband是指最小动作步进时阀位变化的修正值。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，步骤a所述的多路电动执行机构特征参数的自学习中，其每一路的自学习方法包括以下步骤a-1、微处理器输出长驱动脉冲信号，该长驱动脉冲信号经放大后送至固态继电器，继而驱动电动执行机构的运转，使电动执行机构达到全速运动；a-2、电动执行机构全速运动后，视阀位的变化情况确定电动执行机构的阀位稳定时间Toff和阈值En；具体方法为当阀位连续变化超过某一值A时，控制器截断长驱动脉冲的输出，即不再输出控制脉冲信号，并开始计时直到阀位稳定，所累计的时间即阀位稳定时间Toff，Toff时间内电动执行机构阀位变化的修正值即是电动执行机构的阈值En；a-3、接着，微处理器输出定值短脉冲T短信号判断阀位是否变化如果没有变化则输出递增定值T的变化输出短脉冲信号，以T间隔的步进递增，直到阀位有变化，此时，使阀位开始变化的脉冲时间长度T短+n*T即最小动作步进Ton，在最小动作步进Ton的脉冲控制下电动执行机构阀位的改变量即为最小动作步长Smin，而对Smin的补偿修正后的修正值就是电动执行死区Deadband。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，步骤a-1所述的脉冲持续时间T长和步骤a-3所述的脉冲持续时间T短均由控制器启动初始化时设定。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，步骤b所述的阀位实测值是这样得到的当采样到其中一路有信号时，将微处理器中表示该路的地址位置位；来自该路阀门开度传感器的输出电信号经A/D转换和光电隔离后，输入至微处理器进行处理，得到的以百分数为单位的阀门开度值，就是该路电动执行机构的阀位实测值。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，步骤b-3所述的对每一路电动执行机构输出驱动控制的方法如下b-3-1、微处理器判断电动执行机构的阀位实测值和阀位设定值之差P是否小于阈值En若P＞En，则微处理器输出长脉冲，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构的转动，并继续检测阀位实测值和阀位设定值之差，直到P小于阈值时，微处理器停止长脉冲输出，并转入步骤b-3-2；若P＜En，则直接转入步骤b-3-2；b-3-2、当阀位实测值和阀位设定值之差P小于阈值En而大于死区Deadband时，则微处理器输出短脉冲，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构的转动，并继续检测阀位实测值与阀位设定值之差，直到P小于死区，微处理器停止短脉冲的输出，并转入步骤b-3-3；如P＜Deadband，则直接转入步骤b-3-3；b-3-3、当阀位实测值和阀位设定值之差小于阈值且小于死区时，在死区范围内，则微处理器停止驱动信号输出，表明阀位实际值达到阀位设定值的精度范围，从而实现了自适应智能控制。
上述一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，还包括电动执行机构的报警信号处理步骤c，其过程是控制器在工作过程中，当检测到电动执行机构由于阀位超调达到极限位置或电机发生堵转而产生的报警信号时，将自动产生声、光报警信号，或通过通信接口输出到其他设备；同时，启动连锁保护电路，将其输入端置为低电平，通过与非门将控制信号输出驱动电路的输出三极管截止，从而截断相应控制信号的输出，实现对电动执行机构的连锁保护。
由于本发明采用了以上的技术方案，伺服放大部分由硬件部分和软件部分组成，硬件部分由微处理器、多路切换电路、A/D转换器、光电隔离电路、输出驱动电路、固态继电器及连锁保护电路组成，控制部分包括实现电动执行机构特性参数自学习方法和进行智能控制的方法，使得电动执行机构在手动状态控制切换到自动状态时，能得到电动执行机构的各类特性参数，再进行自动控制时避免了过冲情况的发生，提高了电动执行机构控制器工作的稳定性、安全性和可靠性。采用的输出及极限位置报警连锁保护电路，使得在阀门到达极限位置、电机发生堵转时，能够立即切断输出电源以保护电机，防止电机发热烧毁；采用的多路采样切换电路，使得模拟量输入可以多路采样切换并且每路可同时采集电流或电阻信号，大大降低成本、简化电路结构。
本发明的具体特征性能由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1为本发明的整体结构方框图。
图2为本发明的伺服放大部分的实现电路框图。
图3为本发明的模拟量输入电路原理图。
图4为本发明的报警输入与输出驱动电路原理图。
图5为本发明的微处理器部分电路原理图。
图6为本发明的自学习功能实现流程图。
图7为本发明的自适应智能控制方案图。
具体实施例方式
请参阅图1。本发明包括伺服放大部分1和电动执行机构2，所述的伺服放大部分1的输入接电动执行控制输入信号，伺服放大部分1再与电动执行机构相连，整个电路完成对电动执行机构2的自动控制。
请参阅图2，伺服放大部分1由多路切换电路11、A/D转换器12、第一光电隔离电路13、微处理器14、第三光电隔离电路15、输出驱动电路16、固态继电器17、第二光电隔离电路18、及连锁保护电路19组成；其中所述的多路切换电路11用于接收模拟量信号经多路采样切换，并将各路同时采集到的电流或电阻信号输出到A/D转换器12；该多路切换电路还用于接收由微处理器14输出的多路切换控制信号；所述的A/D转换器12用于将模拟信号转换为数字信号；所述的第一光电隔离电路13用于将数字信号隔离后输出到微处理器14；所述的第二光电隔离电路18用于接收报警输入信号，并将该信号放大后分别输出到微处理器14和连锁保护电路19；所述的第三光电隔离电路15用于接收经微处理器14数据处理后和连锁保护电路19输出的信号经隔离后输出到输出驱动电路16；所述的输出驱动电路16用于将该信号放大后输出到固态继电器17，驱动电机动作。
输入端接模拟量的输入，用于引入位置反馈，其输出与A/D转换器12的输入相连接，A/D转换器12再与第一光电隔离电路13相连，第一光电隔离13的输出接至微处理器14，微处理器14的输出经光电隔离电路15连至输出驱动电路16，输出驱动电路16为开关量的输出，接入固态继电器17的输入，用于控制固态继电器17，其一路为正输出，控制电机正转，一路为负输出，控制电机反转，固态继电器17的输出来驱动电机。报警输入信号经光电隔离电路18后输出至微处理器14，同时第二光电隔离电路18与第三光电隔离电路15间连接连锁保护电路19，微处理器14再与控制信号设定输入相连，并且其多路切换控制信号的控制端还连至多路切换电路11。
请参阅图3，多路采样切换电路11包括多路切换电路、开关片选电路、恒流源电路及基准电压电路；开关片选电路及基准电压电路的各输出端与多路切换电路的输入端连接；多路切换电路的输出端与恒流源电路的输入端连接；恒流源电路的输出端连接到A/D转换电路。本实施例中，多路采样切换电路的开关片选电路U16与多路切换电路U1～U12相连，多路切换电路与恒流源电路U13相连再连至A/D转换电路U14及基准电压电路U15构成的模拟量多路采样切换电路，使得模拟量输入可以实现多路采样切换并且每路可同时采集电流或电阻信号。
其中开关片选电路U16可采用集成块74HC138，通过对引脚1、2、3的控制完成与引脚4、5、6、7相连的光耦电路U1～U12的片选功能。由精密线绕电阻R1～R4和电阻R5～R6、电解电容CD1～CD4及12路光耦电路组成多路切换电路。同时，跳线JP1的引脚1与精密线绕电阻R1相连，引脚2与电阻R5相连，引脚3与光耦电路引脚4相连，通过对与跳线JP1相配用的短路块的选择使用实现电流信号或电阻信号的输入。跳线JP2～JP4与电阻及光耦电路的连接与跳线JP1相同。运放U13与电阻R10、电容C1组成恒流源电路，恒流源电路用于处理电阻信号，将其转换为A/D转换器所需的电压信号，运放的正极分别与光耦电路U1、U4、U7、U10的引脚3相连，恒流源输出接A/D转换器U14的输入引脚2。A/D转换器U14可采用TLC1549，其引脚1接参考电压，引脚5、引脚6、引脚7与微处理器相连，完成片选、输出、时钟功能。U15为基准电压电路，由运放U15、电阻R11、R12、R13和基准源Z1组成，用来提供A/D转换器U14和光耦电路U3、U6、U9、U12的基准电压。由基准源Z2和电阻R14组成的基准电压电路亦用来提供光耦电路U2、U5、U8、U11的基准电压。
图4中，报警输入电路由第二光耦隔离电路18与电阻组成。光耦隔离电路18采用两片集成块TLP521，其引脚2、4、6、8分别与电阻R1～R8相连再接四通道的正负极限报警信号，引脚10、12、14、16分别与排阻RP1、RP2相连并作为报警输出，当有极限报警时，触点处于开状态即ALARM_IN为0电平，微处理器采集到报警信号ALARM，发送并显示极限报警。
在报警输出端连有连锁保护电路19。连锁保护电路19由与非门U1A～U1D和U2A～U2D、电阻R9～R16、三极管Q1～Q8及排阻RP3、RP4组成。与非门均采用集成芯片74HC00，其输入引脚中一引脚接复位信号，另一引脚与光耦隔离电路的报警输出相连，输出接电阻再与三极管相连，三极管发射极接排阻，集电极与输出驱动电路相连。当处于报警状态时，ALARM端为低电平，通过与非门将三极管截止，从而截断相应的OUT输出，实现硬件的连锁保护功能。
输出驱动电路由第三光耦隔离电路、三极管及排阻组成，由微处理器输出的控制脉冲信号经第三光耦隔离电路后再经放大电路放大，然后与固态继电器连接，用于驱动固态继电器。第三光耦隔离电路亦采用两片集成块TLP521，其引脚2、4、6、8分别为微处理器的输入控制信号，引脚1、3、5、7分别与连锁保护电路中三极管集电极相连，引脚9、11、13、15分别与三极管基极及排阻相连，引脚10、12、14、16分别与三极管集电极相连，三极管发射极为驱动电路的输出脉冲，用于驱动固态继电器。固态继电器可采用市售的集成芯片SSP-380D10，通过继电器的正向与反向(开通与关断)继而驱动电动执行机构的正转和反转绕组，从而实现对位移输出的控制。能实现在极限位置报警的同时起到对硬件的连锁保护的功能，使得在阀门到达极限位置、电机发生堵转时，能够立即切断输出电源以保护电机，防止电机发热烧毁。
请参阅图5，微处理器14可采用8252型号，其引脚24～26分别与开关片选电路U16的引脚1～3相连，引脚42、43、2、3、4、5、6与报警输入电路相关引脚相连，实现对报警信号的处理，引脚39、40、41与A/D转换器12相应引脚相连，完成对A/D转换器的控制，引脚14～19为微处理器的输出信号，与输出驱动电路相应引脚相连，完成对输出驱动的控制。
请结合参阅图6。工作时，控制器上电启动后，完成微处理器、存储器等电子元器件以及多路电动执行机构的特征参数(即包括控制阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband)的初始化后，然后进行第一步控制器自动完成多路电动执行机构特征参数的自学习过程，并由微处理器保存这些特征参数，具体步骤为1)智能电动执行机构控制器的微处理器首先向第一路电动执行机构控制驱动电路输出一长驱动脉冲信号(脉冲持续时间T长由控制器启动初始化时设定)，使电动执行机构达到全速运动；2)当电动执行机构全速运动一段时间后，其阀位连续变化超过某一值A时，控制器截断长驱动脉冲的输出，即不再输出控制脉冲信号，并开始记录此时到阀位稳定所需要的时间，即阀位稳定时间Toff1，Toff1时间内电动执行机构阀位变化的修正值即是电动执行机构的阈值En1。
3)微处理器向第一路电动执行机构控制驱动电路输出定值短脉冲T短信号(脉冲持续时间T短由控制器启动初始化时设定)，并判断阀位是否变化如果没有变化则在此基础上继续以递增定值T的变化输出短脉冲信号T短+T、T短+2T、……，直到阀位有变化。此时，使阀位开始变化的脉冲时间长度T短+n*T即最小动作步进Ton1，在最小动作步进Ton1的脉冲控制下电动执行机构阀位的改变量即为最小动作步长Smin1，而对Smin1的补偿修正后的修正值就是电动执行死区Deadband1。
4)依据1)～3)步骤，智能电动执行机构控制器可得到第二、三、……等多路电动执行机构的控制阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband等参数。
5)控制器将以上得到的多路电动执行机构参数保存在非易失性存储器E2PROM中，并作为自适应防过冲控制的依据。
第二步智能电动执行机构控制器根据第一步通过自学习得到的特性参数，对多路电动执行机构进行自适应防过冲控制(请结合参阅图7)。具体步骤如下1)智能电动执行机构控制器中的微处理器向多路切换电路输出控制信号，使A/D转换器的输入与第一路电动执行机构的阀位采样输入电路相连，并由A/D转换器进行采样；2)智能电动执行机构控制器中的微处理器判断第一路电动执行机构的阀位实测值和阀位设定值(即图2中的控制信号设定输入)之差P1是否小于阈值En1如P1＞En1，则微处理器向第一路电动执行机构控制驱动电路输出一长脉冲T长，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构电机的转动，并继续检测阀位实测值和阀位设定值之差，直到其小于阈值En1时，微处理器停止长脉冲输出，并转入3)；如P1＜En1，则直接转入3)；3)当阀位实际值和阀位设定值之差P1小于阈值En1而大于死区Deadband1时，微处理器向第一路电动执行机构控制驱动电路输出短脉冲T短，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构电机的转动，并继续检测阀位实测值和阀位设定值之差，直到其小于死区Deadband1，微处理器停止短脉冲输出，并转入4)；如P1＜Deadband1，则直接转入4)；4)当阀位实测值和阀位设定值之差小于En1阈值且小于死区Deadband1时，微处理器停止驱动信号输出，表明阀位实际值达到阀位设定值的精度范围，从而实现了自适应智能控制的目的。
5)微处理器继续向多路切换电路输出控制信号，使A/D转换器的输入与第二、三、……等多路电动执行机构的阀位采样输入电路相连，依据1)～4)步骤完成第二、三、……等多路电动执行机构的阀位的控制。
6)重复1)～5)步骤，对多个回路的电动执行机构进行循环控制下去。
7)通过以上步骤，就可以实现对多路电动执行机构的特性参数自学习、自适应防过冲控制，并防止了控制脉冲信号过长而导致的过冲情况的发生。
本发明一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其中，还包括电动执行机构的报警信号处理步骤，其过程是控制器在工作过程中，当检测到电动执行机构由于阀位超调达到极限位置或电机发生堵转而产生的报警信号时，将自动产生声、光报警信号，或通过RS-232或RS-485通信接口输出到其他设备；同时，启动连锁保护电路，将其输入端置为低电平，通过与非门将控制信号输出驱动电路的输出三极管截止，从而截断相应控制信号的输出，实现对电动执行机构的连锁保护。
本发明可使得电动执行机构在手动状态控制切换到自动状态时，能得到电动执行机构的各类特性参数，再进行自动控制时避免了过冲情况的发生，提高了电动执行机构控制器工作的稳定性、安全性和可靠性。
权利要求
1.一种自适应型智能电动执行机构控制器，它包括伺服放大部分和电动执行机构，其特征在于所述的伺服放大部分由微处理器、多路切换电路、A/D转换器、第一光电隔离电路、第二光电隔离电路、第三光电隔离电路、输出驱动电路、固态继电器及连锁保护电路组成；所述的多路切换电路用于接收模拟量信号经多路采样切换，并将各路同时采集到的电流或电阻信号输出到A/D转换器；该多路切换电路还用于接收由微处理器输出的多路切换控制信号；所述的A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号；所述的第一光电隔离电路用于将数字信号隔离后输出到微处理器；所述的第二光电隔离电路用于接收报警输入信号，并将该信号隔离后分别输出到微处理器和连锁保护电路；所述的第三光电隔离电路用于接收经微处理器数据处理后和连锁保护电路输出的信号经隔离后输出到输出驱动电路；所述的输出驱动电路用于将该信号放大后输出到固态继电器，驱动电机动作。
2.根据权利要求1所述的一种自适应型智能电动执行机构控制器，其特征在于所述的多路采样切换电路包括多路切换电路、开关片选电路、恒流源电路及基准电压电路；所述的开关片选电路及基准电压电路的各输出端与多路切换电路的输入端连接；所述的多路切换电路的输出端与恒流源电路的输入端连接；所述的恒流源电路的输出端连接到A/D转换电路。
3.根据权利要求1所述的一种自适应型智能电动执行机构控制器，其特征在于所述的连锁保护电路包括两组极限位置报警电路，每组极限位置报警电路包括依次串接的一与非门、一电阻及一放大三极管。
4.一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤a、控制器自动完成多路电动执行机构特征参数的自学习过程，获得特征参数阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband，并由微处理器保存这些特征参数；b、智能电动执行机构控制器利用步骤a得到的特征参数，对多路电动执行机构进行自适应控制，包括以下步骤b-1、首先由用户通过外部控制器通过控制信号输入接口给定阀位设定值；b-2、同时微处理器不断对多个不同电动执行机构的阀位实际值的模拟量进行采样，并对各采样信号依次进行判断，以获得每个电动执行机构输出的阀位实际值；b-3、然后根据阀位实测值与阀位设定值之差P与电动执行机构阈值En、死区Deadband之间进行比较，对输出驱动进行控制当P＞En时，输出长脉冲控制；当Deadband＜P≤En时，输出短脉冲控制；当P≤Deadband时，即死区范围内，停止驱动信号输出。
5.根据权利要求4所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，步骤a所述的特征参数阈值En、阀位稳定时间Toff、最小动作步进Ton、最小动作步长Smin和死区Deadband中所述的阈值En是指在阀位的稳定时间内阀位变化的修正值；所述的阀位稳定时间Toff是指电动执行机构在长驱动脉冲信号驱动下全速运动一段时间后，其阀位连续变化超过某一定值A时，控制器截断输出，并开始计时直到阀位稳定所累计的时间；所述的最小动作步进Ton是指电动执行机构在定值短脉冲驱动下，能够使电动执行机构的阀位开始发生变化所需的脉冲信号宽度；所述的最小动作步长Smin是指在输出最小动作步进长度的脉冲时电动执行机构阀位的改变量；所述的死区Deadband是指最小动作步进时阀位变化的修正值。
6.根据权利要求4所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，步骤a所述的多路电动执行机构特征参数的自学习中，其每一路的自学习方法包括以下步骤a-1、微处理器输出长驱动脉冲信号，该长驱动脉冲信号经放大后送至固态继电器，继而驱动电动执行机构的运转，使电动执行机构达到全速运动；a-2、电动执行机构全速运动后，视阀位的变化情况确定电动执行机构的阀位稳定时间Toff和阈值En；具体方法为当阀位连续变化超过某一值A时，控制器截断长驱动脉冲的输出，即不再输出控制脉冲信号，并开始计时直到阀位稳定，所累计的时间即阀位稳定时间Toff，Toff时间内电动执行机构阀位变化的修正值即是电动执行机构的阈值En；a-3、接着，微处理器输出定值短脉冲T短信号判断阀位是否变化如果没有变化则输出递增定值T的变化输出短脉冲信号，以T间隔的步进递增，直到阀位有变化，此时，使阀位开始变化的脉冲时间长度T短+n*T即最小动作步进Ton，在最小动作步进Ton的脉冲控制下电动执行机构阀位的改变量即为最小动作步长Smin，而对Smin的补偿修正后的修正值就是电动执行死区Deadband。
7.根据权利要求6所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，步骤a-1所述的脉冲持续时间T长和步骤a-3所述的脉冲持续时间T短均由控制器启动初始化时设定。
8.根据权利要求4所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，步骤b所述的阀位实测值是这样得到的当采样到其中一路有信号时，将微处理器中表示该路的地址位置位；来自该路阀门开度传感器的输出电信号经A/D转换和光电隔离后，输入至微处理器进行处理，得到的以百分数为单位的阀门开度值，就是该路电动执行机构的阀位实测值。
9.根据权利要求4所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，步骤b-3所述的对每一路电动执行机构输出驱动控制的方法如下b-3-1、微处理器判断电动执行机构的阀位实测值和阀位设定值之差P是否小于阈值En若P＞En，则微处理器输出长脉冲，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构的转动，并继续检测阀位实测值和阀位设定值之差，直到P小于阈值时，微处理器停止长脉冲输出，并转入步骤b-3-2；若P＜En，则直接转入步骤b-3-2；b-3-2、当阀位实测值和阀位设定值之差P小于阈值En而大于死区Deadband时，则微处理器输出短脉冲，经光电隔离、驱动放大后，驱动固态继电器的开通，继而控制电动执行机构的转动，并继续检测阀位实测值与阀位设定值之差，直到P小于死区，微处理器停止短脉冲的输出，并转入步骤b-3-3；如P＜Deadband，则直接转入步骤b-3-3；b-3-3、当阀位实测值和阀位设定值之差小于阈值且小于死区时，在死区范围内，则微处理器停止驱动信号输出，表明阀位实际值达到阀位设定值的精度范围，从而实现了自适应智能控制。
10.根据权利要求4所述的一种自适应控制智能电动执行机构的控制方法，其特征在于，还包括电动执行机构的报警信号处理步骤c，其过程是控制器在工作过程中，当检测到电动执行机构由于阀位超调达到极限位置或电机发生堵转而产生的报警信号时，将自动产生声、光报警信号，或通过通信接口输出到其他设备；同时，启动连锁保护电路，将其输入端置为低电平，通过与非门将控制信号输出驱动电路的输出三极管截止，从而截断相应控制信号的输出，实现对电动执行机构的连锁保护。
全文摘要
本发明属于自动化控制技术领域，特别是涉及一种自适应型智能电动执行机构控制器及其实现自适应控制的方法。它包括伺服放大部分和电动执行机构部分，其特征在于所述的伺服放大部分由微处理器、多路切换电路、A/D转换器、光电隔离电路、输出驱动电路、固态继电器及连锁保护电路组成，控制方法部分包括实现电动执行机构特性参数自学习方法和进行自适应智能控制的步骤。由于本发明的伺服放大部分增加了自适应功能，使得电动执行机构在手动状态控制切换到自动状态时，能得到电动执行机构的各类特性参数，再进行自动控制时避免了过冲情况的发生，提高了电动执行机构控制器工作的稳定性、安全性和可靠性。
文档编号H02P5/00GK1542573SQ0311671
公开日2004年11月3日 申请日期2003年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者冯冬芹, 谭平, 章晓龙, 朱练 申请人:浙江浙大中控技术有限公司