一種溫等靜壓壓力精確控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種溫等靜壓壓力精確控制方法，壓力控制系統(tǒng)的壓力控制過(guò)程是包括增壓分段控制和卸壓分段控制的分段控制步驟，具體包括如下步驟：a)增壓分段控制：1）第一階段增壓控制，啟動(dòng)第一階段漸增算法；2)第二階段增壓控制，啟動(dòng)第二階段PID跟隨控制算法；3）第三階段增壓控制，啟動(dòng)第三階段PI比例積分算法；b)卸壓分段控制，啟動(dòng)模糊算法：4）高壓段卸壓控制，選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表；5）低壓段卸壓控制，選擇低壓卸壓模糊控制判據(jù)表。本發(fā)明方法有效解決了溫等靜壓近凈成形過(guò)程中的壓力精確控制難題，壓力控制精度可根據(jù)用戶需求進(jìn)行細(xì)調(diào)，適用范圍廣，為實(shí)現(xiàn)多種壓力曲線控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種溫等靜壓壓力精確控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于等靜壓【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種溫等靜壓壓力精確控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫超高壓的溫等靜壓機(jī)最高工作溫度300°C，最高工作壓力200MPa，其主要工作介質(zhì)為導(dǎo)熱油，在不同壓力和不同溫度條件下，導(dǎo)熱油的粘度系數(shù)、體積彈性模量、介電常數(shù)等性能參數(shù)均發(fā)生變化，導(dǎo)致難以準(zhǔn)確建立壓力控制模型，而常規(guī)的低壓壓力控制算法簡(jiǎn)單，無(wú)法適用于高壓、高溫環(huán)境。
[0003]另一方面，通過(guò)等靜壓實(shí)現(xiàn)粉末材料的致密化，為了能使粉末材料更好的近凈成形，通常在壓力增加和釋放過(guò)程中要求壓力精確控制，尤其是高壓時(shí)變化緩慢、低壓時(shí)變化較快，但常規(guī)壓力控制所采用的方法正好與等靜壓工藝過(guò)程相反，高壓變化快，低壓變化慢。
[0004]溫等靜壓機(jī)國(guó)外對(duì)我國(guó)嚴(yán)格限制，而國(guó)內(nèi)溫等靜壓研制正處于起步階段，且溫等靜壓機(jī)及其近凈成形工藝所需的高溫超高壓壓力控制在國(guó)內(nèi)尚無(wú)可借鑒的案例和模型，因此提出該項(xiàng)發(fā)明專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于運(yùn)用精確的壓力控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫等靜壓機(jī)近凈成形工藝所需壓力的精確控制。
[0006]本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0007]—種溫等靜壓壓力精確控制方法，通過(guò)壓力控制系統(tǒng)完成，壓力控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、增壓控制系統(tǒng)、卸壓控制系統(tǒng)、高壓容器以及壓力傳感器，所述增壓控制系統(tǒng)包括增壓控制器、增壓比例閥、供油泵、增壓泵、以及增壓活塞缸，所述卸壓控制系統(tǒng)包括卸壓控制器、卸壓比例閥、卸壓閥，所述壓力控制系統(tǒng)的壓力控制過(guò)程是包括增壓分段控制和卸壓分段控制的分段控制步驟，所述增壓分段控制至少包括第一階段增壓控制、第二階段增壓控制和第三階段增壓控制，所述卸壓分段控制包括高壓段卸壓控制和低壓段卸壓控制，具體包括如下步驟:
[0008]a).增壓分段控制
[0009]I)第一階段增壓控制:啟動(dòng)第一階段漸增算法，逐步增大增壓控制器的運(yùn)行速率而非一啟動(dòng)就全功率增壓，增強(qiáng)增壓系統(tǒng)可靠性，具體的過(guò)程為:當(dāng)系統(tǒng)接到增壓?jiǎn)?dòng)指令后，如不滿足增壓條件，則報(bào)警復(fù)位，如滿足增壓條件，則進(jìn)入第一階段增壓控制，首先將增壓比例閥的控制值設(shè)為其死區(qū)的最大值11%，同時(shí)啟動(dòng)供油泵和增壓泵，此時(shí)，增壓控制器以最小速率緩慢運(yùn)行，然后程序調(diào)用0.1s (秒)定時(shí)中斷，以每秒鐘增加0.1 %的增壓比例閥控制值，通過(guò)逐漸增加增壓控制器的運(yùn)行速率來(lái)逐漸增大增壓比例閥的控制值，當(dāng)增壓比例閥控制值達(dá)到設(shè)定值90%時(shí)，跳出0.1S定時(shí)中斷，以恒定的增壓比例閥控制值進(jìn)行增壓，直到壓力達(dá)到設(shè)定值，完成第一階段增壓控制；[0010]2)第二階段增壓控制:啟動(dòng)第二階段PID跟隨控制算法，根據(jù)增壓控制器流速與增壓速率之間的關(guān)系，確定PID算法中的比例帶、積分常數(shù)、微分常數(shù)的值，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第二階段增壓條件，系統(tǒng)接到第二階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵和增壓泵，然后程序調(diào)用0.1s (秒)定時(shí)中斷，設(shè)定第二階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)1、微分參數(shù)D、死區(qū)、控制周期等參數(shù)，強(qiáng)化響應(yīng)速度，確保壓力按設(shè)定曲線跟隨設(shè)定值，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PID算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥輸出數(shù)字量，再將該數(shù)字量與輸出的上限值和下限值比較，若超出上限，則上限輸出，若低于下限，則下限輸出，輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值的90%，即完成第二階段增壓；
[0011]3)第三階段增壓控制:啟動(dòng)第三階段PI比例積分算法，實(shí)現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確控制，確保壓力不超壓，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第三階段增壓條件，系統(tǒng)接到第三階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵增壓泵，然后程序調(diào)用0.1s (秒)定時(shí)中斷，設(shè)定第三階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)1、死區(qū)等參數(shù)，縮短控制周期，并將微分參數(shù)設(shè)為0，以加強(qiáng)積分，避免壓力出現(xiàn)超調(diào)，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PI算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥輸輸出數(shù)字量，按每秒0.1%的速度，逐步減少增壓比例閥輸出的上限值，直至70%，限制控制輸出信號(hào)的最大值，輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值的100%，即完成第三階段增壓，停止供油泵和增壓泵，整個(gè)增壓分段控制結(jié)束；
[0012]b).卸壓分段控制:
[0013]啟動(dòng)模糊算法，分別選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表和低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，具體過(guò)程為:當(dāng)滿足卸壓條件，系統(tǒng)接到卸壓?jiǎn)?dòng)指令后，然后程序調(diào)用0.1s(秒)定期中斷，計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，再將壓差值帶入模糊控制算法中，查找對(duì)應(yīng)的模糊判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值，則進(jìn)入高壓段卸壓控制，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于該設(shè)定值，則進(jìn)入低壓段卸壓控制，更具體的過(guò)程為:
[0014]4)高壓段卸壓控制:首先，選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥組合的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥組合控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束；
[0015]5)低壓段卸壓控制:首先，選擇低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，其次，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥組的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥組合控制和卸壓比例閥開(kāi)度控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
[0017]增壓控制器對(duì)增壓比例閥輸出的模擬量采用16bit (比特)的D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的模擬量為0-10VDC信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)增壓比例閥連續(xù)控制。
[0018]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
[0019]卸壓閥采用24VDC的直流開(kāi)關(guān)信號(hào)控制，以實(shí)現(xiàn)卸壓閥在IOms內(nèi)觸發(fā)；所述卸壓比例閥采用± 10VDC的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)卸壓比例閥連續(xù)控制。
[0020]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:
[0021]卸壓閥為針閥，所述針閥的直徑不全相同，為三種不同直徑，所述針閥以7種不同組合方式組合。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果:本發(fā)明方法有效解決了溫等靜壓近凈成形過(guò)程中的壓力精確控制難題，壓力控制精度可根據(jù)用戶需求進(jìn)行細(xì)調(diào)，適用范圍廣，為實(shí)現(xiàn)多種壓力曲線控制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的增壓過(guò)程控制流程圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的第一階段增壓控制流程圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的第二階段增壓控制流程圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的第三階段增壓控制流程圖；
[0028]圖6為本發(fā)明的增壓控制PID算法框圖；
[0029]圖7為本發(fā)明的增壓控制數(shù)模轉(zhuǎn)換流程圖；
[0030]圖8為本發(fā)明的卸壓控制過(guò)程流程圖；
[0031]圖9為本發(fā)明的卸壓控制模糊算法框圖；
[0032]圖10為本發(fā)明的高壓卸壓模糊控制判據(jù)表；
[0033]圖11為本發(fā)明的低壓卸壓模糊控制判據(jù)表；
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖1-圖11和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說(shuō)明。
[0035]結(jié)合附圖1、附圖2和實(shí)施例，一種溫等靜壓壓力精確控制方法，壓力控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)3、增壓控制系統(tǒng)、卸壓控制系統(tǒng)、高壓容器5以及壓力傳感器4，所述增壓控制系統(tǒng)包括增壓控制器1、增壓比例閥101、供油泵102、增壓泵103、以及增壓活塞缸104，所述卸壓控制系統(tǒng)包括卸壓控制器2、卸壓比例閥201、卸壓閥202，所述壓力控制系統(tǒng)的壓力控制過(guò)程是包括增壓分段控制和卸壓分段控制的分段控制步驟，所述增壓分段控制至少包括第一階段增壓控制、第二階段增壓控制和第三階段增壓控制，所述卸壓分段控制包括高壓段卸壓控制和低壓段卸壓控制，具體包括如下步驟:
[0036]a).結(jié)合附圖3、附圖4、附圖5、附圖6，附圖7，說(shuō)明增壓分段控制實(shí)例:
[0037]I)第一階段增壓控制:啟動(dòng)第一階段漸增算法，逐步增大增壓控制器I的運(yùn)行速率而非一起動(dòng)就全功率增壓，增強(qiáng)增壓系統(tǒng)可靠性，具體的過(guò)程為:當(dāng)系統(tǒng)接到增壓?jiǎn)?dòng)指令后，首先將增壓比例閥101的控制值設(shè)為其死區(qū)的最大值，優(yōu)選為11%，同時(shí)啟動(dòng)供油泵102和增壓泵103，此時(shí)，增壓控制器I以最小速率緩慢運(yùn)行，然后程序調(diào)用為0.1s(秒)定時(shí)中斷，以每秒鐘增加0.1%的增壓比例閥101控制值，通過(guò)逐漸增加增壓控制器I的運(yùn)行速率來(lái)逐漸增大增壓比例閥101的控制值，當(dāng)增壓比例閥101控制值達(dá)到優(yōu)選設(shè)定值90%時(shí)，跳出0.1s定時(shí)中斷，以恒定的增壓比例閥101控制值進(jìn)行增壓，直到壓力達(dá)到優(yōu)選值
1.5MPa，完成第一階段增壓控制；
[0038]2)第二階段增壓控制:啟動(dòng)第二階段PID跟隨控制算法，根據(jù)增壓控制器I流速與增壓速率之間的關(guān)系，確定PID算法中的比例帶、積分常數(shù)、微分常數(shù)的值，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第二階段增壓條件，系統(tǒng)接到第二階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵102和增壓泵103，然后程序調(diào)用0.1s (秒)定時(shí)中斷，設(shè)定第二階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)1、微分參數(shù)D、死區(qū)、控制周期等參數(shù)，強(qiáng)化響應(yīng)速度，確保壓力按設(shè)定曲線跟隨設(shè)定值，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PID算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器I運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥101輸出數(shù)字量，再將該數(shù)字量與輸出的上限值和下限值比較，若超出上限，則上限輸出，若低于下限，則下限輸出，輸出的數(shù)字量經(jīng)16bit的D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥101動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到優(yōu)選設(shè)定值的90%，即完成第二階段增壓；
[0039]3)第三階段增壓控制:啟動(dòng)第三階段PI比例積分算法，實(shí)現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確控制，確保壓力不超壓，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第三階段增壓條件，系統(tǒng)接到第三階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵102增壓泵103，然后程序調(diào)用0.1S (秒)定時(shí)中斷，設(shè)定第三階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)1、死區(qū)等參數(shù)，縮短控制周期，并將微分參數(shù)設(shè)為0，以加強(qiáng)積分，避免壓力出現(xiàn)超調(diào)，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PI算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器I運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥輸101輸出數(shù)字量，按每秒0.1%的速度，逐步減少增壓比例閥101輸出的上限值，直至優(yōu)選值70%，限制控制輸出信號(hào)的最大值，輸出的數(shù)字量經(jīng)過(guò)16bit的D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥101動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值的100%，即完成第三階段增壓，停止供油泵102和增壓泵103，整個(gè)增壓分段控制結(jié)束；
[0040]b).結(jié)合附圖8、附圖9、附圖10、附圖11進(jìn)一步說(shuō)明卸壓分段控制實(shí)施例:
[0041]本階段，啟動(dòng)模糊算法，分別選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表和低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，具體過(guò)程為:當(dāng)滿足卸壓條件，系統(tǒng)接到卸壓?jiǎn)?dòng)指令后，然后程序調(diào)用0.1s(秒)定期中斷，計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，再將壓差值帶入模糊控制算法中，查找對(duì)應(yīng)的模糊判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于優(yōu)選120MPa，則進(jìn)入高壓段卸壓控制，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于優(yōu)選120MPa，則進(jìn)入低壓段卸壓控制，更具體的過(guò)程為:
[0042]4)高壓段卸壓控制:首先，選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表，其由三層判據(jù)組成，重點(diǎn)考慮高壓段時(shí)壓力和溫度對(duì)介質(zhì)油的粘度影響，第一層多條件輸入，包括壓差值、當(dāng)前溫度值、當(dāng)前壓力值、當(dāng)前介質(zhì)油粘度系數(shù)；第二層初級(jí)模糊判據(jù)，根據(jù)1%F.S.精度范圍以及設(shè)備特性，選擇跟隨控制方式，選擇由卸壓針閥L20201、卸壓針閥M20202、卸壓針閥N20203組合成的卸壓閥202，最多8種組合，因此最多劃分8個(gè)區(qū)域，設(shè)置最小以優(yōu)選0.05MPa為步長(zhǎng)的單向區(qū)域劃分表；第三層條件修正，根據(jù)壓力與介質(zhì)油粘度、溫度與介質(zhì)油年的物理特性曲線，在不同壓力和溫度下介質(zhì)油粘度系數(shù)變化導(dǎo)致介質(zhì)油流速變化的因素對(duì)模糊判據(jù)條件進(jìn)行修正，再根據(jù)輸入條件，得到當(dāng)前卸壓閥202的控制字；其次，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥202輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥202組合的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥202組合控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束；
[0043]5)低壓段卸壓控制:首先，選擇低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，其由三層判據(jù)組成，重點(diǎn)考慮低壓段時(shí)溫度對(duì)介質(zhì)油的粘度影響較大，且系統(tǒng)卸壓所需卸壓流量較大，減弱壓力對(duì)工作介質(zhì)油粘度影響因素，第一層多條件輸入，包括壓差值、當(dāng)前溫度值、當(dāng)前壓力值、當(dāng)前介質(zhì)油粘度系數(shù)；第二層初級(jí)模糊判據(jù)，根據(jù)1%F.S.精度范圍以及設(shè)備特性，選擇跟隨控制方式，選用由卸壓針閥L20201、卸壓針閥M20202、卸壓針閥N20203三個(gè)卸壓閥組合成的卸壓閥202和卸壓比例閥201，此時(shí)有最多8種開(kāi)關(guān)量組合以及一個(gè)連續(xù)調(diào)節(jié)的模擬量，低壓段要求流量大，因此劃分10個(gè)區(qū)域，設(shè)置最小以優(yōu)選0.2MPa為步長(zhǎng)的單向區(qū)域劃分表；第三層條件修正，根據(jù)壓力與介質(zhì)油粘度、溫度與介質(zhì)油年的物理特性曲線，相對(duì)高壓段，減弱壓力影響因素，增強(qiáng)溫度影響因素，在不同壓力和溫度下介質(zhì)油粘度系數(shù)變化導(dǎo)致介質(zhì)油流速變化的因素對(duì)模糊判據(jù)條件進(jìn)行修正；再根據(jù)輸入條件，得到當(dāng)前三組卸壓針閥組成的卸壓閥202的控制字，以及及一組卸壓比例閥201的控制信號(hào)；其次，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥202輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥202組的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥202組合控制和卸壓比例閥201開(kāi)度控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束。
[0044]更進(jìn)一步實(shí)施例，所述增壓控制器I對(duì)所述增壓比例閥101輸出的模擬量采用16bit的D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的模擬量為0-10VDC信號(hào)，實(shí)現(xiàn)增壓比例閥101的連續(xù)控制。
[0045]更進(jìn)一步實(shí)施例:所述卸壓閥202采用24VDC的直流開(kāi)關(guān)信號(hào)控制，以實(shí)現(xiàn)卸壓閥202在IOms內(nèi)觸發(fā)；所述卸壓比例閥(201)采用± 10VDC的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)卸壓比例閥201連續(xù)控制。
[0046]更進(jìn)一步實(shí)施例:所述卸壓閥202為針閥，所述針閥的直徑不全相同，優(yōu)選為三種不同直徑，所述針閥以不同種組合方式組合，優(yōu)選為7種組合方式。
[0047]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溫等靜壓壓力精確控制方法，通過(guò)壓力控制系統(tǒng)完成，所述壓力控制系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(3)、增壓控制系統(tǒng)、卸壓控制系統(tǒng)、高壓容器(5)以及壓力傳感器(4)，所述增壓控制系統(tǒng)包括增壓控制器(I)、增壓比例閥(101)、供油泵(102)、增壓泵(103)、以及增壓活塞缸(104)，所述卸壓控制系統(tǒng)包括卸壓控制器(2)、卸壓比例閥(201)、卸壓閥(202)，其特征在于所述壓力控制系統(tǒng)的壓力控制過(guò)程是包括增壓分段控制和卸壓分段控制的分段控制步驟，所述增壓分段控制至少包括第一階段增壓控制、第二階段增壓控制和第三階段增壓控制，所述卸壓分段控制包括高壓段卸壓控制和低壓段卸壓控制，具體包括如下步驟: a).增壓分段控制 1).第一階段增壓控制:啟動(dòng)第一階段漸增算法，逐步增大增壓控制器(I)的運(yùn)行速率而非一啟動(dòng)就全功率增壓，增強(qiáng)增壓系統(tǒng)可靠性，具體的過(guò)程為:當(dāng)系統(tǒng)接到增壓?jiǎn)?dòng)指令后，如不滿足增壓條件，則報(bào)警復(fù)位，如滿足增壓條件，則進(jìn)入第一階段增壓控制，首先將增壓比例閥(101)的控制值設(shè)為其死區(qū)的最大值11%，同時(shí)啟動(dòng)供油泵(102)和增壓泵(103)，此時(shí)，增壓控制器(I)以最小速率緩慢運(yùn)行，然后程序調(diào)用0.1S定時(shí)中斷，以每秒鐘增加`0.1%的增壓比例閥(101)控制值，通過(guò)逐漸增加增壓控制器(I)的運(yùn)行速率來(lái)逐漸增大增壓比例閥(101)的控制值，當(dāng)增壓比例閥(101)控制值達(dá)到設(shè)定值90%時(shí)，跳出`0.1S定時(shí)中斷，以恒定的增壓比例閥(101)控制值進(jìn)行增壓，直到壓力達(dá)到設(shè)定值，完成第一階段增壓控制； 2).第二階段增壓控制:啟動(dòng)第二階段PID跟隨控制算法，根據(jù)增壓控制器(I)流速與增壓速率之間的關(guān)系，確定PID算法中的比例帶、積分常數(shù)、微分常數(shù)的值，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第二階段增壓條件，系統(tǒng)接到第二階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵(102)和增壓泵(103)，然后程序調(diào)用0.1S定時(shí)中斷，設(shè)定第二階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)`1、微分參數(shù)D、死區(qū)、控制周期等參數(shù)，強(qiáng)化響應(yīng)速度，確保壓力按設(shè)定曲線跟隨設(shè)定值，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PID算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器(I)運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥(101)輸出數(shù)字量，再將該數(shù)字量與輸出的上限值和下限值比較，若超出上限，則上限輸出，若低于下限，則下限輸出，輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥(101)動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值的90%，即完成第二階段增壓； 3).第三階段增壓控制:啟動(dòng)第三階段PI比例積分算法，實(shí)現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確控制，確保壓力不超壓，具體的過(guò)程為:當(dāng)滿足第三階段增壓條件，系統(tǒng)接到第三階段增壓?jiǎn)?dòng)指令后，繼續(xù)啟動(dòng)供油泵(102)增壓泵(103)，然后程序調(diào)用0.1S定時(shí)中斷，設(shè)定第三階段比例參數(shù)P、積分參數(shù)1、死區(qū)等參數(shù)，縮短控制周期，并將微分參數(shù)設(shè)為0，以加強(qiáng)積分，避免壓力出現(xiàn)超調(diào)，再計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，將壓差帶入壓力PI算法，通過(guò)計(jì)算增壓控制器(I)運(yùn)行速率來(lái)計(jì)算當(dāng)前增壓比例閥輸(101)輸出數(shù)字量，按每秒0.1%的速度，逐步減少增壓比例閥(101)輸出的上限值，直至70%，限制控制輸出信號(hào)的最大值，輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，控制增壓比例閥(101)動(dòng)作，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值的100%，即完成第三階段增壓，停止供油泵(102)和增壓泵(103)，整個(gè)增壓分段控制結(jié)束； b).卸壓分段控制:啟動(dòng)模糊算法，分別選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表和低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，具體過(guò)程為:當(dāng)滿足卸壓條件，系統(tǒng)接到卸壓?jiǎn)?dòng)指令后，然后程序調(diào)用0.1S定期中斷，計(jì)算曲線設(shè)定當(dāng)前值，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較得出壓差值，再將壓差值帶入模糊控制算法中，查找對(duì)應(yīng)的模糊判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值，則進(jìn)入高壓段卸壓控制，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于該設(shè)定值，則進(jìn)入低壓段卸壓控制，更具體的過(guò)程為: 4).高壓段卸壓控制:首先，選擇高壓卸壓模糊控制判據(jù)表，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥(202)輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥(202)組合的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥(202)組合控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束； 5).低壓段卸壓控制:首先，選擇低壓卸壓模糊控制判據(jù)表，其次，根據(jù)壓差值，進(jìn)入模糊控制判據(jù)表，查出當(dāng)前對(duì)應(yīng)的卸壓閥(202)輸出控制字，最后，將該控制字轉(zhuǎn)化為卸壓閥(202)組的動(dòng)作順序表，實(shí)現(xiàn)卸壓閥(202)組合控制和卸壓比例閥(201)開(kāi)度控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力，則卸壓分段控制結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫等靜壓壓力精確控制方法，其特征在于所述增壓控制器 (I)對(duì)所述增壓比例閥(101)輸出的模擬量采用16bit的D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的模擬量為0-10VDC信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)增壓比例閥(101)連續(xù)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫等靜壓壓力精確控制方法，其特征在于所述卸壓閥(202)采用24VDC的直流開(kāi)關(guān)信號(hào)控制，以實(shí)現(xiàn)卸壓閥(202)在IOms內(nèi)觸發(fā)；所述卸壓比例閥(201)采用± 10VDC的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)卸壓比例閥(201)連續(xù)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫等靜壓壓力精確控制方法，其特征在于所述卸壓閥(202)為針閥，所述針閥的直徑不全相同，為三種不同直徑，所述針閥以7種不同組合方式組合。
【文檔編號(hào)】B30B15/16GK103640249SQ201310636739
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】曹志偉, 呂欣, 米玉華, 張程滔, 朱哲新, 蔣道建, 范玉德 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所