控制阀智能定位器控制算法及PID参数整定方法研究

智能阀门定位器作为气动控制阀系统的核心部件,其控制性能直接影响气动控制阀门的响应速度、调节精度、稳定性等,从而影响整个工业回路的控制效果。为提高气动控制阀的响应速度、调节精度和稳定性,减小控制阀性能不佳对工业管路系统的影响,设计了一种基于自私群体优化(SHO)算法的控制器。基于直行程的单作用膜片式气动控制阀的物理特性,对智能阀门定位器的PID控制器参数进行自动整定,测试优化后的控制效果,控制过程不出现超调和振荡现象。本方法为后续优化智能阀门定位器控制算法提供一定的参考价值。

基于粒子群优化的焊接工作台伺服系统PID控制

提出了基于粒子群优化的焊接进给工作台位置PID控制。焊接进给工作台是焊机伺服系统的重要组成部分,其位置控制对提高焊接质量具有重要意义。采用简单高效的PID控制算法,但由于焊接伺服系统具有非线性等特点,使得PID控制器参数调整困难,传统的齐格勒—尼柯尔斯法则参数整定效果不佳。粒子群算法是一种全局优化算法,可以有效地实现PID参数整定,因此,在Simulink软件下建立进给工作台位置控制模型,采用粒子群算法来实现PID参数的调整,并进行了仿真。仿真结果显示,基于粒子群优化的PID控制器具有超调量小、精度高的特点,控制效果明显好于齐格勒—尼柯尔斯法则。

智能阀门定位器PID参数自整定及控制算法设计

针对智能阀门定位器非线性和动态特性差的问题,提出了控制响应过程和误差相平面分析的方法。在Ziegler-Nichlols整定公式基础上对PID参数设计了整定算法,并选择了基于相平面分析的PID控制策略。实验表明:此算法简单,对多种阀门全行程内适应性较强,满足工业生产需要。

基于预估模糊自适应PID控制的智能电气阀门定位器的应用研究

智能电气阀门定位器可应用于多种类型的气动执行机构。由于模型的不精确性,传统控制方法难于满足定位要求。介绍一种智能控制算法,结合Smith预估及模糊自适应PID,补偿对象的纯滞后特性,可自适应模型参数的不精确性。该方法具有简单、响应速度快、无超调、鲁棒性高等优点。

遗传优化PID整定算法在阀门定位器中的应用

电气阀门定位器调节阀门开度的PID控制过程容易出现较大的超调,通过自然泄气或增加反作用回调阀位,会对系统的鲁棒性和控制效率产生较大影响。提出一种遗传优化的PID整定算法,基于继电反馈法获得系统PID参数的大致范围,并利用改进遗传算法进行PID参数寻优,使系统接近无超调控制,提高控制精度,缩短调节时间。系统获得PID参数用于控制气动调节阀,超调量可控制在0.6%,调节时间相比于传统PID算法缩短66%。仿真和实验结果表明,该整定算法能够实现稳、准、快的控制方式,为优化电气阀门定位器的控制策略提供了一种新的思路。

基于自适应模糊免疫PID阀门定位器的设计

传统工业阀门定位器具有控制精度低、功耗大、控制方式单一、阀位易抖动等缺点,且其在使用的过程中须进行现场调试才能进一步适应生产要求;为了提高阀门定位器控制系统的适应能力,对控制算法进行了深入研究,设计了一种基于STM32芯片的低功耗阀门定位器;硬件设计以STM32L152芯片为控制核心,外围电路包括4~20 mA转3.3 V电源电路、开度/位移信号转换电路、人机交互模块电路;软件设计采用自适应免疫模糊PID算法替代常规PID算法,实现了阀位控制参数的自整定;在MATLAB中构建阀门各机构数学模型的广义传递函数,搭建仿真电路;最终得出控制系统的调整时间只需0.8 s,且在整个控制过程中无超调量产生;有效提高了阀门的控制精度,避免了阀位的抖动现象。

智能阀门定位器PID自整定方案评价设计

以智能阀门为被控对象,以经典Z-N法、CHR法、IMC法及Cohen法为PID自整定的方法,通过萃取多种评价指标,用熵的方法来确定评价指标的权重,对上述各种方法进行评价。获得的权重具有动态化、客观化以及科学化等特点。将熵确定权重的方法应用于智能阀门定位器PID自整定的评价中,得到了科学、合理的评价结果,满足了工业需求。

NEW HYDRAULIC ACTUATOR'S POSITION SERVOCONTROL STRATEGY

A new hydraulic actuator-hydraulic muscle （HM） is described, and the actuator＇s features and applications are analyzed, then a position servocontrol system in which HM is main actuator is set up. The mathematical model of the system is built up and several control strategies are discussed. Based on the mathematical model, simulation research and experimental investigation with subsection PID control, neural network self-adaptive PID control and single neuron self-adaptive PID control adopted respectively are carried out, and the results indicate that compared with PID control, neural network self-adaptive PID control and single neuron self-adaptive PID control don＇t need controlled system＇s accurate model and have fast response, high control accuracy and strong robustness, they are very suitable for HM position servo control system.

智能电气阀门系统先进PID控制器

作为调节阀核心部件的智能阀门定位控制器,在工业控制领域得到广泛的应用。文章通过研究电动调节阀门定位器的结构组成与控制原理,并结合工业控制过程中对阀门定位器的要求,分别在软件与硬件上对阀门定位器进行优化,从而实现低功耗与精准定位的目的,同时提出了一种基于模糊PID控制方法,使得系统的调节时间更短、超调量更小、抗干扰性更强。仿真实验表明模糊PID控制比常规的PID控制更为优越。

智能阀门定位器的仿人智能PID控制策略研究

阀门定位器是气动调节阀的一种辅助配件,对于调节阀的过程控制性能起到至关重要的作用。在一些应用领域,对阀门的控制不仅是普通的开关控制,同时涵盖了开度大小的调节以及频繁的控制动作。这对阀门定位器的智能性和适应性提出了更高的要求。由于气动调节阀系统具有非线性、大惯性、大滞后等特点,常规比例积分微分(PID)算法不能对调节阀进行有效、精确的控制。提出了一种新的智能阀门定位器的仿人智能PID控制方法,设计了仿人智能控制规则,并通过MATLAB进行仿真验证。仿真结果表明,仿人智能PID控制方法能有效地提升调节阀的快速性,具有更好的鲁棒性,可优化系统性能。所设计的控制性能更优的智能阀门定位器控制算法,为进一步优化阀门定位器先进控制算法提供了条件。

一款新型智能阀门定位器的设计

利用MSP430单片机作为处理器,设计了一款新型的具有中国自主知识产权的喷嘴挡板式智能阀门定位器。通过特殊处理工艺,提高了定位器中I/P转换部件的稳定性能;利用PID综合控制算法,提升了定位器的定位速度和定位精度。该产品的开发填补了国内空白,受到了用户的好评。

智能阀门定位器的研究与开发

调节阀是一种重要的执行器,阀门定位器是主要附件之一。传统定位器行程和零点调整时需反复调整,调校麻烦、功能单一、可扩充性差。而智能阀门定位器以微控制器为核心,运用基于灰色预测的PID-模糊控制算法产生相应控制信号,使阀芯准确定位。经仿真表明,智能阀门具有很高的控制精度和抗干扰能力。

智能阀门定位器的控制设计

针对工业过程控制中阀门定位器阀位控制不精确,易造成阀门阀位往复波动不稳定现象,设计了一款气动智能阀门定位控制电路板。其中硬件设计以微处理STC12C5A60S2为核心并输出双极性PWM(脉宽调制)脉冲驱动压电阀,外围电路包括电源转换电路、I/V转换电路、A/D采样电路、按键和液晶显示电路等;软件设计由于阀门控制及执行过程是非线性时变的系统,很难建立精确数学模型,所以控制系统采用模糊PID(比例积分微分)控制算法替代常规PID控制。通过软件硬件两方面改进设计,可以有效避免阀位波动不稳定现象,稳定过渡时间只需1.2 s且系统无超调量;在Matlab中,采用阀门各机构所建立数学模型的传递函数及阀位实测数据进行仿真。通过波形对比,得出所设计的阀门定位器控制电路板,能使阀门控制更加稳定、快速、准确。

智能阀门定位器阀位自适应控制算法研究

智能阀门定位器是智能电气调节阀的控制核心,其中的阀位控制算法是实现调节阀阀杆位置精确定位和阀门开度精确调节的关键。传统的五接点开关算法具有算法简单、响应速度快的特点,但是存在参数调整困难,无法适应不同阀芯、不同行程调节阀精确定位的控制要求。为此将传统五节点开关控制与PID控制算法相结合,研究实现了一种阀位自适应控制算法。通过系统初始化程序实现了控制参数的初始整定并在阀位控制过程中实现了PID控制参数的自适应微调。阀门定位控制试验结果表明:该阀位自适应控制算法实现了阀位的准确控制,阀位定位精度满足±1%FS的设计要求。

基于智能阀门定位器控制策略的研究与开发

由于使用常规PID控制策略或模糊控制策略控制阀门定位器的方法存在达到稳态时间长和抗干扰能力差等问题,现提出基于灰色预测的模糊—PID控制方法。运用灰色预测对模型更为准确的预测功能,结合模糊控制和PID控制的优点,经过仿真,该方法具有很强的快速响应能力和抗干扰能力。在实践中也证明了该智能阀门定位器的优越性。

智能阀门定位器控制方法的研究

针对采用直行程气缸控制的阀门设计了智能阀门定位器。为研究其控制方法,采用AMESim/Simulink联合仿真,在AMESim中建立气动伺服阀控非对称缸的系统模型,以S函数的形式导入到模糊自整定增量式PID控制系统的Simulink模块中,得到气动伺服系统的响应特性。将有、无PID系统的响应特性进行对比分析,结果表明:模糊自整定增量式PID控制器可以改善气动伺服系统的响应性能,达到了调节精度高、调节速度快的目的。

基于HART通信协议的智能阀门定位器设计

阀门定位器是与气动控制阀配套使用的现场仪表。为了提高定位器的控制性能,以AVR单片机为核心,设计了基于HART通信协议的智能阀门定位器。给出了详细的原理框图和软硬件设计方案,研究了两线制总线供电、低功耗设计、阀位控制算法、HART通信接口等技术问题。该设计实现了阀门定位器的智能化、数字化和网络化,具有广阔的应用前景,对相关产品的研制有重要的指导意义。

MOKVELD轴流式控制阀的特点及常见问题处理

川气东送天然气输气站场采用控制阀对下游用户用气压力和流量进行控制和调节,其阀门类型为轴流式活塞型控制阀,根据下游用户用气压力的高低、用气量的多少专门进行压力调节和流量调节。介绍了川气东送站场调压系统、MOKVELD控制阀的特性及控制原理、TZIDC-200智能定位器的特性、参数的设定以及MOKVELD控制阀日常运行中的问题处理等,对平稳供气及阀门的日常维护保养具有重要的作用。

电厂用低功耗阀门定位器的研制

针对阀门定位器运用必须满足本质安全防爆特性下的要求,设计了基于ARM的二线制低功耗阀门定位器。定位器采用STM32L152为核心控制器,执行部分采用I/P转换单元及三位三通阀控制阀芯动作,位移传感器测量阀位行程值^([1]),算法上采用PID自整定程序完成控制参数的确定,并加用HART协议实现与手操器的通讯,最后以阀门为控制对象,通过构建对应控制系统Simulink模型对自整定PID的参数进行控制效果检测,仿真效果和现场结果均表明该智能阀门定位器调节时间短,系统的参数自适应能力和鲁棒性良好,提高了自动化控制程度,满足工业控制要求。

智能阀门设计与控制方法研究

为了满足智能阀门在工业生产中极高的应用标准,进行研究了智能阀门设计与控制方法,设计了智能阀门硬件系统,包括电气转换模块、微处理器、信号处理模块和阀位反馈模块4个部分,以主控制器LPC2290为核心,以及A/D转换器和CAN总线进行通信,实现了智能阀门的控制功能,为了提高智能阀门控制的精确度,文章利用PID控制器和FUZZY-PI复合算法,通过PID控制的基本原理和稳定边界法整定PID控制参数的过程,完成PID控制器的设计,再结合FUZZY-PI复合算法实现智能阀门的偏差判别与条件控制和多路转换开关与信号的转换,实现智能阀门的高精度控制,最后设计了智能阀门定位器系统,实现了智能阀门的精准定位与自我诊断功能,实验表明,智能阀门设计与控制系统在4 s时就能够达到控制稳定,并且控制精确度可高达95%。