[发明专利]一种分段PID控制的流体管道流量控制系统

权利要求书

1.一种分段PID控制的流体管道流量控制系统，其特征在于，所述分段PID控制的流体管道流量控制系统包括：

压力采集模块，与中央控制模块连接，用于利用设置于不同段流体管道上的压力传感器进行管道压力的采集；

流量采集模块，与中央控制模块连接，用于利用设置于不同段流体管道上的流量传感器进行管道流浪采集；

流体管道网络构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的流体管道的信息构建流体管道网络；

流量调节控制模块，与中央控制模块连接，用于基于设置的控制参数对各段流体管道的流量进行调节与控制；

压力调节控制模块，与中央控制模块连接，用于采用专家PID分段控制算法进行各段流体管道的压力调节与控制；

所述采用专家PID分段控制算法进行各段流体管道的压力调节与控制包括：

将系统误差e(k)和系统误差变化量Δe(k)作为PID控制器的输入变量；输出u(k)＝f(e(k),Δe(k))；

根据误差e(k)的绝对值将响应划分为不同区间，不同区间采用相应的控制策略；根据e(k)·Δe(k)的值判定当前误差的变化趋势，选用相应的P、I、D参数；

1)当e(k)·Δe(k)＞0时，表示误差有逐渐增大的趋势，可分为以下三种具体情况分别进行控制：

当此时误差值较大时，迅速减小其绝对值调节，调节PID参数令控制器输出增大；

当此时误差值不是很大时，适当减小调节器的输出值；

当此时误差值极大时，令控制器以最大或最小值输出；

2)当e(k)·Δe(k)＜0，Δe(k)·Δe(k-1)＜0时，分以下两种具体情况分别进行控制：

当此时误差值较大时，控制器采用较大的比例系数进行控制；

当此时误差值不是很大时，控制器实施较弱的控制作用即采用较小的比例系数即可。

2.如权利要求1所述分段PID控制的流体管道流量控制系统，其特征在于，所述分段PID控制的流体管道流量控制系统还包括：

数据校正模块，与中央控制模块连接，用于对采集的相应数据进行校正处理；

数据采集模块，与中央控制模块连接，用于采集流体管道的包括容量、路径及其他信息；同时采集流量控制目标数据；

中央控制模块，与压力采集模块、流量采集模块、数据校正模块、数据采集模块、流体管道网络构建模块、参数设置模块、流量调节控制模块、压力调节控制模块以及显示模块连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；

参数设置模块，与中央控制模块连接，用于基于校正后的管道数据、构建的流体管道网络以及控制目标数据进行控制参数的设置；

显示模块，与中央控制模块连接，用于将采集的相应数据以及设置的控制参数利用显示器进行显示。

3.如权利要求1所述分段PID控制的流体管道流量控制系统，其特征在于，所述流量调节控制模块基于设置的控制参数对各段流体管道的流量进行调节与控制包括：

获取流体管道内流体的目标流量和所述流体管道内流体的流量，基于所述目标流量和前一生产周期的所述流体管道内流体的流量，确定当前生产周期的所述流体管道内流体的流量；

根据所述流体管道内流体的目标流量和当前生产周期的所述流体管道内流体的流量，确定所述流量控制阀芯在所述流量控制阀体内的待移动位置；

根据所述阀芯在所述阀体内的待移动位置，向位移控制器发送控制指令，控制阀芯移动至制定位置，进行流量控制。

4.如权利要求3所述分段PID控制的流体管道流量控制系统，其特征在于，所述根据所述流体管道内流体的目标流量和当前生产周期的所述流体管道内流体的流量，确定所述流量控制阀芯在所述流量控制阀体内的待移动位置包括：

根据所述目标管道内流体的目标流量和当前生产周期的所述目标管道内流体的流量，确定所述流量控制阀芯在所述流量控制阀体内形成的空间的横截面面积；

根据所述阀芯在所述阀体内形成的空间的横截面面积，确定所述阀芯在所述阀体内的待移动位置。