專利名稱：一種提高定位器控制精度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能閥門定位器控制領域，特別是涉及一種提高智能閥門定位器控制 精度的方法。
背景技術：
模擬型電氣閥門定位器用于控制氣動調節(jié)閥動作，通過氣動調節(jié)閥的動作來控制 流量從而完成系統(tǒng)調節(jié)控制。該定位器采用杠桿力平衡原理進行平衡控制，其閥門位置值 S通過凸輪方式與控制值P相平衡，運用凸輪曲面增量來補償旋轉運動與直線位移之間誤 差，從而得到較為精確的閥門位置控制。但是凸輪曲面加工的精度不容易保證，補償增量受 凸輪安裝、曲面磨損等因素的影響，其補償量誤差較大，機械占位空間大、精度不高，不能滿 足5%。高精度控制的要求。HVP型智能閥門定位器由旋轉位置傳感器拾取閥門的實際開度信號，通過A/D轉 換變?yōu)閿底志幋a信號，與定位器的輸入(設定)信號的數字編碼在CPU中進行對比，計算二 者偏差值。如偏差值超出定位精度，則CPU輸出指令使相應的開/關壓電閥動作，是通過 CPU控制壓電閥來調節(jié)輸出氣源壓力的大小使輸入信號與閥位達到新的平衡。該定位器的 輸入(設定)信號是控制器發(fā)出的4 20mA線性的電流信號，而反饋的閥門位置信號則是 由旋轉型位置傳感器提供。由于閥門是直線位移而旋轉型位置傳感器是弧度位移，因此由 旋轉型位置傳感器讀取的閥門位置值與實際值始終存在誤差，采用傳統(tǒng)的補償方式消除該 誤差十分困難。
發(fā)明內容
針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種方法以提高閥門定位器控制精度 的方法。為了達到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出一種提高智能閥門定位器控制精度的方 法，包括以下步驟步驟1 選定旋轉位置傳感器一中間碼值作為基準碼值；步驟2 設定氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動時的電流百分比分別為0 和100，驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動使旋轉位置傳感器轉動，得到旋轉位 置傳感器的上限角度和下限角度，進而得到上限直行程和下限直行程；步驟3 根據當前電流百分比、上限直行程和下限直行程計算出旋轉位置傳感器 將轉動至的目標碼值；步驟4 驅動氣動調節(jié)閥運動并帶動旋轉位置傳感器轉動至目標碼值。作為上述技術方案的優(yōu)選，所述步驟1具體為固定比例臂在旋轉位置傳感器上， 比例臂水平時轉動位置傳感器，選定一中間碼值作為基準碼值后鎖緊比例臂與旋轉位置傳 感器。作為上述技術方案的優(yōu)選，所述步驟2具體為驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動，分別帶動旋轉位置傳感器轉動至上限碼值和下限碼值，再根據角度函數得 出上限角度和下限角度，最后根據正弦函數計算出上限直行程和下限直行程。作為上述技術方案的優(yōu)選，所述角度函數是由采樣碼值減去基準碼值后除以總碼 值再乘以360度求得角度值。作為上述技術方案的優(yōu)選，步驟3具體為根據當前電流百分比、上限直行程和下
限直行程，用反正弦函數計算出旋轉位置傳感器將轉動至的目標碼值 式中hl，h2分別表示上限直行程和下限直行程。作為上述技術方案的優(yōu)選，當前電流百分比由公式^^xlOO得出，公式中x表 示通過切換時間對系統(tǒng)控制電源信號4mA 20mA的采樣電流值。作為上述技術方案的優(yōu)選，輸出控制單元輸出電流百分比來控制I/P電氣轉換單 元，然后驅動氣動調節(jié)運動。作為上述技術方案的優(yōu)選，旋轉位置傳感器轉動至目標碼值時所在碼值與目標碼 值的差值小于設定精度碼值。本發(fā)明采用正弦補償算法方式，把圓弧運動轉變?yōu)橹本€運動，對現有技術中存在 的誤差進行修正，大大提高了對氣動調節(jié)閥的控制精度。下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細說明，對于所屬技術領 域的技術人員而言，從對本發(fā)明的詳細說明中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯 而易見。
圖1為本發(fā)明的流程框圖；圖2為本發(fā)明的比例臂安裝于旋轉位置傳感器的示意圖；圖3為本發(fā)明的公式推導位置關系示意圖；圖4為應用于本發(fā)明方法的一種裝置的組成框圖；圖5為本發(fā)明的控制流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易理解，下面結合本發(fā)明一優(yōu)選實 施例，作詳細說明如下如下為本發(fā)明一優(yōu)選實施例，智能閥門定位器安裝在直行程的氣動調節(jié)閥上，本 發(fā)明的一種提高定位器精度的控制方法包括以下步驟步驟1 選定旋轉位置傳感器一中間碼值作為基準碼值；步驟2 設定氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動時的電流百分比分別為最 小值0和最大值100，驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動，氣動調節(jié)閥的上下運 動分別帶動旋轉位置傳感器轉動至上限碼值和下限碼值，再根據角度函數得出上限角度和下限角度，最后根據正弦函數計算出上限直行程和下限直行程。步驟3 根據當前電流百分比、上限直行程和下限直行程計算出旋轉位置傳感器 將轉動至的目標碼值；步驟4 驅動氣動調節(jié)閥運動并帶動旋轉位置傳感器轉動至目標碼值。
根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明的一種提高定位器精度的控制方法包括以下 步驟，流程圖如圖1所示步驟1 固定一比例臂在旋轉位置傳感器上(如圖2所示)，當比例臂水平時轉動 位 置傳感器，選定一個中間碼值，如0x800作為基準碼值(即此時角度為0度)后鎖緊比例 臂與旋轉位置傳感器。步驟2 設定氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動時的電流百分比分別為0 和100，驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動，如圖3所示，分別帶動旋轉位置傳 感器轉動至上限碼值vMax和下限碼值vMin，再根據角度函數得出上限角度α和下限角度
β，角度值是以弧度值表示，當然也可以用度數值表示 上式中，OxFFF為總碼值，最后根據正弦函數計算出上限直行程hi和下限直行程 h2 hi = sin α *rh2 = sin3*r式中r表示力臂長。步驟3:根據當前電流百分比、上限直行程hi和下限直行程h2計算出旋轉位置傳 感器將轉動至的目標碼值；步驟4 驅動氣動調節(jié)閥運動并帶動旋轉位置傳感器轉動至目標碼值。根據本發(fā)明另一優(yōu)選實施例，上述步驟3中目標碼值可以通過反正弦函數計算如 下 上式中電流百分比由公式^4x100得出，智能閥門定位器接入系統(tǒng)控制電源信
20-4
號(4mA 20mA)，χ是通過輸入切換時間得到的采樣電流。上式中，當旋轉位置傳感器要轉動角度大于基準碼值(即大于0度)時，電流百分 比加h2。反之，則減去h2。如圖3所示是應用于本發(fā)明的裝置，該定位器由微處理器(CPU)、A/D、D/A轉換器 及壓電控制閥、位置傳感器等部件組成，該定位器和執(zhí)行器組成一個反饋回路，輸入電源單 元接受來自控制器的4 20mA的電流信號，在送出與此信號成正比的輸入信號同時，要送 出能驅動電路工作的電源。由位置傳感器測得的調節(jié)閥位置反饋信號作為被控制的變量， 與給定信號值在微處理器中作比較，這兩個偏差通過主控板的輸出口，發(fā)出不同長度的脈沖，控制I/P轉換單元的輸出壓力，從而驅動調節(jié)閥動作。輸出控制單元輸出電流百分比來控制I/P電氣轉換單元，然后驅動氣動調節(jié)運 動。本發(fā)明中旋轉位置傳感器轉動至目標碼值時允許有較小的誤差，即所在碼值與目 標碼值的差值E小于設定精度碼值8。圖5是本發(fā)明方法的控制流程圖。通過以上的補償控制流程，把圓弧運動轉變?yōu)橄鄬τ谒轿恢玫闹本€運動，這就 與調節(jié)閥的直線運動相對應起來了。通過正弦補償算法就完成了定位器的高精度控制。精 度可達到5%。，表1是補償前、后控制精度的對照表。表 1 具有補償算法的智能閥門定位器它采用兩線制傳輸(即電源、4 20mA模擬信 號)。它與傳統(tǒng)電-氣閥門定位器截然不同，智能閥門定位器與氣動執(zhí)行機構組成一個反 饋控制回路，在這個控制回路中，顯示的調節(jié)閥位置反饋信號作為被控制的變量，與給定信 號值在微處理器中作比較，這兩個信號的偏差通過輸出單元，發(fā)出不同長度的脈沖，控制1/ P轉換單元壓力輸出口的壓力輸出，從而驅動調節(jié)閥動作。氣動調節(jié)閥帶上HVP智能閥門 定位器，能很好地克服摩擦力和閥芯上的不平衡力，提高調節(jié)閥的響應速度，使其定位更迅 速、精確，特別適合振動頻繁場所。很好地解決了用戶因控制系統(tǒng)變化，由此而帶來更換調 節(jié)閥的煩惱，用戶只需對智能閥門定位器的相關參數進行重新設定和調整，即可滿足要求。 因此，它廣泛運用于石油、化工、電力、冶金、輕工等領域的自動控制系統(tǒng)。當然，本發(fā)明還可有其他實施例，在不背離本發(fā)明之精神及實質的情況下，所屬技 術領域的技術人員當可根據本發(fā)明作出各種相應的改變，但這些相應的改變都應屬于本發(fā) 明權利要求的保護范圍。
權利要求
一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1選定旋轉位置傳感器一中間碼值作為基準碼值；步驟2設定氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動時的電流百分比分別為0和100，驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動使旋轉位置傳感器轉動，得到旋轉位置傳感器的上限角度和下限角度，進而得到上限直行程和下限直行程；步驟3根據當前電流百分比、上限直行程和下限直行程計算出旋轉位置傳感器將轉動至的目標碼值；步驟4驅動氣動調節(jié)閥運動并帶動旋轉位置傳感器轉動至目標碼值。
2.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，所述步驟1具 體為固定比例臂在旋轉位置傳感器上，比例臂水平時轉動位置傳感器，選定一中間碼值作 為基準碼值后鎖緊比例臂與旋轉位置傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，所述步驟2具 體為驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動，分別帶動旋轉位置傳感器轉動至上 限碼值和下限碼值，再根據角度函數得出上限角度和下限角度，最后根據正弦函數計算出 上限直行程和下限直行程。
4.根據權利要求3所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，所述角度函 數是由采樣碼值減去基準碼值后除以總碼值再乘以360度求得角度值。
5.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，所述步驟3具 體為根據當前電流百分比、上限直行程和下限直行程，用反正弦函數計算出旋轉位置傳感 器將轉動至的目標碼值 式中hl，h2分別表示上限直行程和下限直行程。
6.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，電流百分比由公式^^100得出，公式中x表示通過切換時間對系統(tǒng)控制電源信號4mA 20mA的 20-4采樣電流值。
7.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，輸出控制單 元輸出電流百分比來控制I/P電氣轉換單元，然后驅動氣動調節(jié)閥運動。
8.根據權利要求1所述的一種提高定位器控制精度的方法，其特征在于，旋轉位置傳 感器轉動至目標碼值時所在碼值與目標碼值的差值小于設定精度碼值。
全文摘要
本發(fā)明提出一種提高定位器控制精度的方法，包括以下步驟步驟1選定旋轉位置傳感器一中間碼值作為基準碼值；步驟2設定氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動時的電流百分比分別為0和100，驅動氣動調節(jié)閥作物理位置的上限和下限運動使旋轉位置傳感器轉動，得到旋轉位置傳感器的上限角度和下限角度，進而得到上限直行程和下限直行程；步驟3根據當前電流百分比、上限直行程和下限直行程計算出旋轉位置傳感器將轉動至的目標碼值；步驟4驅動氣動調節(jié)閥運動并帶動旋轉位置傳感器轉動至目標碼值。本發(fā)明對現有技術中存在的誤差進行修正，大大提高了氣動調節(jié)閥的控制精度。
文檔編號G05D3/12GK101876829SQ20091010373
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者耿曉明, 蔣浩, 鐘盛輝, 陳學軍 申請人:重慶川儀自動化股份有限公司