[发明专利]基于模糊专家规则的电动执行机构智能控制方法

说明书

【技术领域】：

本发明属于工业仪表控制技术领域，特别涉及一种基于模糊专家规则的电动执行机构智能控制方法。

【背景技术】：

电动执行机构是一类用于对压力、流量、温度进行调节的终端控制仪表，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业。电动执行机构是工业过程控制中的重要设备，它接收来自调节器的模拟信号(一般是4～20mA电流信号)或上位机的数字信号，将其转换为电动执行机构相应的角位移或直线位移输出，去驱动阀门、挡板等动作，实现对各种过程参数的自动控制。但随着国内工业自动化水平的日益提高，对电动执行机构技术性能的要求亦越来越高，迫切需要新一代的智能化电动执行机构来代替目前使用的产品，以提高自动化程度和生产效率。

【发明内容】：

本发明的目的在于提供一种基于模糊规则的电动执行机构智能控制方法，能够根据现场工况和阀门的状态，运用模糊规则调节停车位置，保证电动执行机构控制精度。

本发明应用智能控制理论与技术，制定模糊专家规则，设计适用于电动执行机构的智能控制方法。硬件采用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A及其外围电路，实现信号的高精度和快速处理，更好地提高电动执行机构的智能化、微机化水平，并能保证电动执行机构具有较好的实时性可靠性，更好的适应现代工业的发展要求。

本发明提供的基于模糊专家规则的电动执行机构智能控制方法，包括：

第一、初始化：用于完成系统初始参数设置、中断设置；

第二、数据采集与处理：通过位置检测单元完成阀位的采集与处理以及阀位给定的采集与处理；

第三、智能控制算法：由中央处理单元完成所采集数据的计算，包括专家规则建立和模糊专家规则建立；专家规则为：根据执行器行程A1大小判断执行简单死区控制或模糊控制；根据执行器运行状态判断是否发生故障；

模糊规则为：以执行器位置偏差E及偏差变化率EC为输入，根据模糊规则确定电机停车位置修正量H；

本发明智能控制方法中涉及的模糊规则表如下：

其中：E，EC及H的模糊集为：{NL，NM，NS，ZO，PS，PM，PL}，NL为负大；NM为负中；NS为负小；ZO为零；PS为正小；PM为正中；PL为正大。

第四、控制信号输出：输出电机启停控制信号，并由电机驱动单元执行；

第五、进入下一循环。

执行上述智能控制方法所涉及的硬件包括：位置检测单元、阀位给定检测单元、中央处理单元、电机驱动单元。

其中：

上述第二步中涉及的位置检测单元包括：

1)位置传感器：采用的是高性能的导电塑料精密旋转电位器检测阀门所处开度位置。阀门开度与反馈电位器的输出电压值有一一对应线性关系。

2)信号调理电路：对由位置传感器输入的电压信号进行隔离、放大及滤波处理后送入中央处理单元中的A/D转换模块输入端，即上述所说的A/D转换电路。

3)A/D转换电路：由Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A的12位精度的片上A/D转换模块构成。

上述第二步中涉及的阀位给定检测单元包括：

1)取样电路：将4～20mA电流信号转换为电压信号。

2)信号调理电路：对阀位给定电压信号进行隔离、放大及滤波。

3)A/D转换电路：由Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A的12位精度的片上A/D转换模块构成。

上述第三步中涉及的中央处理单元：

选用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A作为控制核心，对采集的数据进行运算处理，实现电机控制等工作。

上述第四步中涉及的电机驱动单元电路：

由过零型固态继电器和固态继电器驱动电路组成，通过控制器dsPIC6012A的端口RF0和RF1控制固态继电器导通和关断，实现电机的正反转控制。

本发明所说的基于模糊专家规则控制的智能电动执行机构工作原理为：控制单元对电动执行机构运行状态进行控制与监测。通过定时采集数据或通信接口获得阀位设定信息和当前阀位信息，同时，通过位置检测单元采集当前阀位信息，并输入到中央处理电路，中央处理电路利用给定信息和当前阀位信息，通过基于模糊专家规则的控制软件控制电机启停，通过电机驱动电路动作，从而改变阀门开度，直到二者达到死区要求，停止电机驱动。

本发明的优点和积极效果：

1、利用高性能数字信号处理芯片实现电动执行机构的控制，提高控制的速度和精度；