[发明专利]一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法

说明书

本发明公开了一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法。该方法为：建立基于电流环、速度环、位置环的三环控制系统，将电流环、速度环、位置环分别作为控制系统的最内环、中间环、最外环；采用变增益系数的MRAS对系统转动惯量进行在线辨识，以转动惯量作为观测器的输入对系统负载转矩进行在线观测，根据观测结果对系统控制器参数进行整定；通过温度检测电路监测转子时间常数变化，根据转子时间常数与电磁转矩的关系，针对温度对控制系统负载转矩观测造成的误差，进行温度补偿。本发明提高了智能阀门电动执行机构的定位精度、控制灵敏度以及稳定性。

技术领域

本发明涉及阀门控制技术领域，特别是一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法。

背景技术

随着工业生产自动化的发展，电动执行机构的应用越来越广泛，各控制领域对电动执行机构控制系统在响应速度、控制精度以及抗干扰性能等方面的要求也越来越高。研究并优化电动执行机构控制系统，对提高系统控制精度和稳定性具有重要的理论意义和实用价值。

控制系统作为智能阀门电动执行机构的重要构成部分，其控制目标是对阀门位置进行精准控制，传统的控制系统常常采用的是位置单环控制，在传统的单环控制方式下驱动电机的速度不能灵活调节并且控制系统的动态稳定性较差。不能对速度进行任意调节会造成位置控制在小范围内振荡的问题，影响执行机构位置控制精度，严重时会引起阀门卡堵现象，同时也会大大缩短机械部件的寿命。在一些对控制系统性能要求较高的应用场合，如高压力、大流量的工作环境以及要求控制系统响应速度快、控制精度高的系统，普通的执行机构由于其控制性能的不足已难以胜任。

温度变化对电动执行机构控制系统性能有一定的影响，尤其影响电机的参数辨识，因此温度补偿对提高系统控制性能具有重要意义。目前常用的温度补偿方法是首先分析温度对控制系统转矩测量造成的误差，建立了一个合理的温度补偿系统，根据不同的温度补偿原理，结合测量的实际情况，设计具有自校准功能的差动补偿系统。它通过控制伺服驱动装置的接通和断开，测量力矩，修正温度，但该系统并不能满足智能阀门电动执行机构的运行要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，从而提高智能阀门电动执行机构控制精度及稳定性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法，包括以下步骤：

步骤1、建立基于电流环、速度环、位置环的三环控制系统；

步骤2、采用变增益系数的MRAS对系统转动惯量进行在线辨识，以转动惯量作为观测器的输入对系统负载转矩进行在线观测，根据观测结果对系统控制器参数进行整定；

步骤3、通过温度检测电路监测转子时间常数变化，根据转子时间常数与电磁转矩的关系，针对温度对控制系统负载转矩观测造成的误差，进行温度补偿。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)将电动执行机构控制系统设计为位置+速度+电流三环控制方式，实现了对电动执行机构阀门位置的精准控制，从而提高了电动执行机构稳定性及控制精度；(2)在传统的控制策略引入速度内环减小系统速度波动、超调和震荡，提高系统定位精度及控制灵敏度；(3)在速度环外额外增加位置环，以实现对电动执行机构阀门位置的精准控制，从而更进一步提高控制系统的控制精度，避免了传统电动执行机构在启停瞬间的过冲现象，实现了柔性启停功能；(4)在控制系统中引入温度补偿，减小了电动执行机构运行过程中温度变化对参数辨识的影响，提高了辨识精度，提高了系统的控制性能。

附图说明

图1是本发明智能阀门电动执行机构的控制系统构建方法中的三环控制系统的原理框图。

图2是本发明中的整体控制系统的原理框图。

图3是本发明中的参数辨识模型的原理框图。

具体实施方式