[发明专利]一种高精度气体流量控制系统及方法

说明书

本发明公开一种高精度的气体流量控制系统及方法，控制系统包括：比例阀数字预处理单元，根据PWM脉冲的位数及比例阀的最大开启度，生成脉冲宽度‑比例阀开启度响应曲线并存储；比例阀开启度控制单元，根据当前气体流量信号及设定气体流量生成比例阀的期望开启度；脉冲宽度调取单元，根据期望开启度及脉冲宽度‑比例阀开启度响应曲线，确定期望脉冲宽度值；PWM脉冲生成单元，生成对应期望脉冲宽度值的PWM脉冲并将所述PWM脉冲输出给比例阀的控制端。本发明优化了比例阀在低量程的响应特性，加快了气体流量控制的速度；通过将比例阀开口向上的抛物线响应曲线进行线性处理，比例阀的响应满足线性关系，提高了气体流量控制的控制精度。

技术领域

本发明涉及气体流量控制领域，特别是涉及一种高精度气体流量控制系统及方法。

背景技术

现有气体流量控制技术多采用模拟电路实现控制量的输入输出以及信号的采集放大，电路结构复杂，对流量控制精度的影响因素众多，且电路板难以小型化，进而限制了气体流量控制器向小型化方向发展。

现有数字式气体质量流量控制器，均设置有采集流量传感器数据的AD转换电路，输出控制阀体动作的DA转换电路，以及模拟信号输入输出的接口电路，电路结构与机械结构复杂，生产维护成本高，难以实现小型化。同时，由于比例阀的响应曲线近似于开口向上的抛物线，无法实现精确控制气体流量的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度气体流量控制系统，可精确的控制气体流量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高精度的气体流量控制系统，所述气体流量控制系统包括：比例阀数字预处理单元、比例阀开启度控制单元、脉冲宽度调取单元和PWM脉冲生成单元，其中，

所述比例阀数字预处理单元，用于根据所述PWM脉冲生成单元产生的PWM脉冲的位数及比例阀的最大开启度，生成脉冲宽度-比例阀开启度响应曲线并存储；

所述比例阀开启度控制单元，用于根据所述气体流量传感器采集的当前气体流量信号及设定气体流量确定所述比例阀的期望开启度；

所述脉冲宽度调取单元，用于从所述比例阀数字预处理单元中调取所述脉冲宽度-比例阀开启度响应曲线，并根据所述期望开启度及所述脉冲宽度-比例阀开启度响应曲线，确定所述期望开启度对应的期望脉冲宽度值；

所述PWM脉冲生成单元，用于根据所述期望脉冲宽度值生成对应所述期望脉冲宽度值的PWM脉冲，并将所述对应所述期望脉冲宽度值的PWM脉冲输出给所述比例阀的控制端。

可选的，所述比例阀数字预处理单元包括：

脉冲宽度划分单元，用于根据所述PWM脉冲的位数n将所述PWM脉冲的占空比范围[0,1]划分为2ⁿ个份，生成脉冲宽度标识值X，其中，i＝0,1,2,……,2ⁿ；n≥1；

比例阀开启度确定单元，用于当所述PWM脉冲的占空比以1/2ⁿ的整数倍为间隔由0增加到1时，根据气体流量传感器记录的气体流量确定所述比例阀的最大开启度K；

开启度划分单元，用于将所述比例阀的所述最大开启度K划分为2ⁿ份，生成比例阀开启度标识值Y，

响应曲线生成单元，用于将所述脉冲宽度标识值X和所述比例阀开启度标识值Y一一对应，生成脉冲宽度-比例阀开启度响应曲线。

可选的，所述气体流量控制系统还包括自动零点校准单元，其中，所述气体流量传感器还用于在所述比例阀关闭且气路通道内部气体稳定时，获取气体流量的原始流量信号；还用于在所述PWM脉冲的占空比由0变化到1时，记录气体流量；