一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法，在壓力閉環(huán)控制器中增加壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，將對(duì)被控對(duì)象的壓力控制轉(zhuǎn)換為開閥剩余時(shí)間控制，由于時(shí)間控制的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)檢測(cè)調(diào)整壓力的精度，因此使用該方法在不改變現(xiàn)有壓力自動(dòng)控制硬件的情況下，解決了采用常規(guī)通斷閥無法精確控制壓力給定的問題。
【專利說明】一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及壓力預(yù)測(cè)法在壓力閉環(huán)控制的應(yīng)用，主要應(yīng)用于低成本、高可靠、高準(zhǔn)確壓力給定控制的設(shè)計(jì)，具體涉及一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天電子產(chǎn)品、軍用電子產(chǎn)品及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，壓力給定控制的被廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的壓力閉環(huán)控制一般采用常規(guī)通斷型電磁閥來進(jìn)行控制，在控制過程中，若檢測(cè)到壓力到達(dá)一定閾值則關(guān)閉閥路進(jìn)而實(shí)現(xiàn)簡單的壓力控制。但是，在實(shí)際的控制中，承擔(dān)控制任務(wù)的CPU經(jīng)常需要處理其它任務(wù)，導(dǎo)致不能實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力的變化。
[0003]現(xiàn)有的控制壓力開關(guān)的方法中涉及高壓氣源、電磁閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓力緩沖罐、壓力表和控制器，具體步驟是高壓氣源對(duì)壓力緩沖罐進(jìn)行充氣，控制器對(duì)壓力表的檢測(cè)的壓力值進(jìn)行采集，通過控制器比較將當(dāng)前采集到的壓力值與目標(biāo)壓力值進(jìn)行比較，如果沒有到達(dá)目標(biāo)壓力值則繼續(xù)充氣，到達(dá)壓力值則控制器控制電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)斷開電磁閥。一般的控制器由CPU或DSP來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際的控制中，承擔(dān)控制任務(wù)的CPU經(jīng)常需要處理其它任務(wù)，導(dǎo)致不能實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力的變化，出現(xiàn)當(dāng)前壓力到達(dá)目標(biāo)壓力時(shí)未能及時(shí)關(guān)閉電磁閥的狀況，因此采用常規(guī)的通斷型電磁閥壓力控制方法無法達(dá)到精確的壓力控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法，能夠?qū)?duì)被控對(duì)象的壓力控制轉(zhuǎn)換為時(shí)間控制，由于時(shí)間控制的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)檢測(cè)調(diào)整壓力的精度，因此使用該方法在不改變現(xiàn)有壓力自動(dòng)控制硬件的情況下，解決了采用常規(guī)通斷閥無法精確控制壓力給定的問題。
[0005]一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法，應(yīng)用于包括高壓氣源、電磁閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓力緩沖罐、壓力表和控制器的壓力控制系統(tǒng)中，控制器中設(shè)置壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，該方法具體包括下列步驟:
[0006]步驟一、控制器對(duì)壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間變換曲線進(jìn)行擬合；
[0007]S11、控制器控制電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)打開電磁閥，高壓氣源對(duì)壓力緩沖罐進(jìn)行充氣；
[0008]S12、控制器按預(yù)設(shè)頻率對(duì)壓力表檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并記錄采集時(shí)間，并將壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，所述壓力預(yù)估器根據(jù)壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間擬合壓力隨時(shí)間的變化曲線；
[0009]步驟二、控制器對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；
[0010]S21、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力和變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和目標(biāo)時(shí)間，獲得開閥剩余時(shí)間；所述開閥剩余時(shí)間即充氣達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)斷開電磁閥的時(shí)間；
[0011]S22、壓力預(yù)估器將獲得的開閥剩余時(shí)間設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間；
[0012]S23、當(dāng)延遲定時(shí)器定時(shí)中斷時(shí)，控制器控制電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)斷開電磁閥；[0013]S24、在控制器空閑時(shí)，控制器將最新采集的壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，壓力預(yù)估器根據(jù)最新壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間對(duì)變換曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；
[0014]S25、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力和步驟五修正的變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的最新目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和最新目標(biāo)時(shí)間，獲得新的開閥剩余時(shí)間；
[0015]S26、壓力預(yù)估器將最新的開閥剩余時(shí)間設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，令定時(shí)器重新計(jì)時(shí)。
[0016]有益效果:
[0017](I)本發(fā)明在壓力閉環(huán)控制器中增加壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，將對(duì)被控對(duì)象的壓力控制轉(zhuǎn)換為時(shí)間控制，由于時(shí)間控制的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)檢測(cè)調(diào)整壓力的精度，因此，提聞了壓力控制的精度。
[0018](2)本發(fā)明利用延遲定時(shí)器的中斷實(shí)現(xiàn)開閥剩余時(shí)間的準(zhǔn)確控制，控制器不需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控壓力的狀態(tài)，延遲定時(shí)器中斷時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開電磁閥，從而避免了控制器經(jīng)常處理其它任務(wù)而造成的時(shí)間延遲，從而提高了壓力控制的精度。
[0019](3)本發(fā)明中，當(dāng)控制器空閑時(shí)，控制器將最新采集的壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，壓力預(yù)估對(duì)壓力隨時(shí)間的變換曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，進(jìn)而獲得最新的開閥剩余時(shí)間，進(jìn)一步提聞了壓力控制精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明應(yīng)用于壓力控制系統(tǒng)的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的壓力預(yù)估器的算法原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法，應(yīng)用于包括高壓氣源、電磁閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓力緩沖罐、壓力表和控制器的壓力控制系統(tǒng)中，控制器中設(shè)置壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，如圖1所示，該方法具體包括下列步驟:
[0024]步驟一、控制器對(duì)壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間變換曲線進(jìn)行擬合。
[0025]S11、控制器控制電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)打開電磁閥，高壓氣源對(duì)壓力緩沖罐進(jìn)行充氣。
[0026]S12、控制器按預(yù)設(shè)頻率對(duì)壓力表檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)pt進(jìn)行采集，并記錄采集時(shí)間t，并將壓力數(shù)據(jù)Pt和采集時(shí)間t發(fā)送給壓力預(yù)估器，所述壓力預(yù)估器根據(jù)壓力數(shù)據(jù)Pt和采集時(shí)間t擬合壓力隨時(shí)間的變化曲線。
[0027]步驟二、控制器對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0028]S21、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力P和變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和目標(biāo)時(shí)間，獲得開閥剩余時(shí)間time ;所述開閥剩余時(shí)間time即充氣達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)斷開電磁閥的時(shí)間。
[0029]S22、壓力預(yù)估器將獲得的開閥剩余時(shí)間time設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。
[0030]S23、當(dāng)延遲定時(shí)器定時(shí)中斷時(shí)，控制器控制電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)斷開電磁閥。
[0031]本發(fā)明在壓力閉環(huán)控制器中增加壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，將對(duì)被控對(duì)象的壓力控制轉(zhuǎn)換為時(shí)間控制，由于時(shí)間控制的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)檢測(cè)調(diào)整壓力的精度，因此，提高了壓力控制的精度。同時(shí)，利用延遲定時(shí)器的中斷實(shí)現(xiàn)開閥剩余時(shí)間的準(zhǔn)確控制，控制器不需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控壓力的狀態(tài)，延遲定時(shí)器中斷時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開電磁閥，從而避免了控制器經(jīng)常處理其它任務(wù)而造成的時(shí)間延遲，從而提高了壓力控制的精度。
[0032]S24、在控制器空閑時(shí)，控制器將最新采集的壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，壓力預(yù)估器根據(jù)最新壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間對(duì)變換曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；
[0033]S25、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力和步驟五修正的變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的最新目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和最新目標(biāo)時(shí)間，獲得新的開閥剩余時(shí)間。
[0034]本發(fā)明中，當(dāng)控制器空閑時(shí)，控制器將最新采集的壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，壓力預(yù)估器對(duì)壓力隨時(shí)間的變換曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，進(jìn)而獲得最新的開閥剩余時(shí)間，進(jìn)一步提聞了壓力控制精度。
[0035]S26、壓力預(yù)估器將最新的開閥剩余時(shí)間設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，令定時(shí)器重新計(jì)時(shí)。
[0036]本發(fā)明的壓力預(yù)估器由純軟件實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)代控制工業(yè)計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)CPU或DSP 一般均能夠提供該預(yù)估器的算法消耗時(shí)間的支持。因此使用該方法在不改變現(xiàn)有壓力自動(dòng)控制硬件的情況下，解決了采用常規(guī)通斷閥無法精確控制壓力給定的問題。本發(fā)明消耗了一個(gè)定時(shí)器資源，該定時(shí)器可以用原有定時(shí)功能復(fù)用實(shí)現(xiàn)，因此該方法不會(huì)增加硬件成本。
[0037]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力預(yù)估器控制壓力開關(guān)的方法，應(yīng)用于包括高壓氣源、電磁閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓力緩沖罐、壓力表和控制器的壓力控制系統(tǒng)中，其特征在于，控制器中設(shè)置壓力預(yù)估器和延遲定時(shí)器，該方法具體包括下列步驟: 步驟一、控制器對(duì)壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間變換曲線進(jìn)行擬合； S11、控制器控制電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)打開電磁閥，高壓氣源對(duì)壓力緩沖罐進(jìn)行充氣； S12、控制器按預(yù)設(shè)頻率對(duì)壓力表檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并記錄采集時(shí)間，并將壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，所述壓力預(yù)估器根據(jù)壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間擬合壓力隨時(shí)間的變化曲線； 步驟二、控制器對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制； S21、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力和變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和目標(biāo)時(shí)間，獲得開閥剩余時(shí)間；所述開閥剩余時(shí)間即充氣達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)斷開電磁閥的時(shí)間；S22、壓力預(yù)估器將獲得的開閥剩余時(shí)間設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間；S23、當(dāng)延遲定時(shí)器定時(shí)中斷時(shí)，控制器控制電磁閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)斷開電磁閥；S24、在控制器空閑時(shí)，控制器將最新采集的壓力數(shù)據(jù)和采集時(shí)間發(fā)送給壓力預(yù)估器，壓力預(yù)估器根據(jù)最新壓力數(shù)據(jù)和時(shí)間對(duì)變換曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正；S25、壓力預(yù)估器根據(jù)壓力緩沖罐的目標(biāo)壓力和步驟五修正的變化曲線，獲得目標(biāo)壓力對(duì)應(yīng)的最新目標(biāo)時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)前采集時(shí)間和最新目標(biāo)時(shí)間，獲得新的開閥剩余時(shí)間；S26、壓力預(yù)估器將最新的開閥剩余時(shí)間設(shè)定為延遲定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，令定時(shí)器重新計(jì)時(shí)。
【文檔編號(hào)】G05D16/20GK103699147SQ201310704498
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】胡向宇, 李泰國, 李文新, 于安民, 權(quán)昕, 曹靚姝 申請(qǐng)人:蘭州空間技術(shù)物理研究所