[发明专利]一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制系统，其特征在于包括依次连接的气源、过滤器、油雾分离器、精密减压阀、缓冲密闭气室、进气高频电磁阀组、密闭气室、排气高频电磁阀组；缓冲密闭气室上连接监视压力表；所述气源经所述过滤器、所述油雾分离器、所述精密减压阀将气压调整到期望控制压力最大值的1.5-2.5倍；所述精密减压阀的输出连接着所述缓冲密闭气室，所述缓冲密闭气室上设有开孔，开孔连接监视压力表，对所述缓冲密闭气室的气压进行监视；从所述缓冲密闭气室出来的气路经过所述进气高频电磁阀组，接到所述密闭气室，控制所述密闭气室的进气；所述排气高频电磁阀组连接所述密闭气室，控制所述密闭气室向环境空气排气。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制系统，其特征在于所述的进气高频电磁阀组有i个，每个电磁阀组由N个相同的电磁阀组成，N从1开始，每个电磁阀组的电磁阀个数依次增大2倍，每个电磁阀的直径为φ。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制系统，其特征在于所述的排气高频电磁阀组有j个，每个电磁阀组由N个相同的电磁阀组成，N从1开始，每个电磁阀组的电磁阀个数依次增大2倍，每个电磁阀的直径为φ。

4.根据权利要求1所述的一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制系统，其特征在于所述的密闭气室上连接高精度气压传感器。

5.一种基于高频电磁阀组的高精度气压控制方法，其特征在于气源经过过滤器及油雾分离器处理后，再经过精密减压阀将气压调整到密闭气室期望控制压力最大值的1.5-2.5倍，通过监视压力表对缓冲密闭气室的压力进行监视；从缓冲密闭气室出来之后的气路经过进气高频电磁阀组，接到密闭气室上，控制密闭气室的进气；排气高频电磁阀组接到密闭气室上，控制密闭气室向环境空气排气；结合PWM原理，通过对i个进气高频电磁阀组的高频开关和j个排气高频电磁阀组的高频开关，等效的进气直径从0到(2ⁱ-1)φ之间可控，等效的排气直径从0到(2^j-1)φ之间可控；通过控制CPU和增加必要的时钟电路、复位电路、驱动电路等外围电路，实现进气高频电磁阀组和排气高频电磁阀组的驱动，通过连接在密闭气室上的高精度气压传感器，控制CPU和AD转换器实时采集密闭气室内的气压；控制CPU对气压设定值Pref(K)和气压实测值P(K)作差后，得到误差信号eP(K)，根据误差信号eP(K)，执行分段控制算法，得到输出控制量；根据误差的不同分段，控制进气高频电磁阀组和排气高频电磁阀组；气压设定值等参数通过计算机和CPU通信来设置；

当误差eP(K)绝对值大于E1时，表明气压实际值P(K)距离气压设定值远，采用Bang_Bang控制算法，得到输出控制量u₃(K)，进行快速的进气和排气，实现响应的快速性，E1＝k₁Pref(K)，其中k₁的取值范围可选为0.5到0.9之间，u₃(K)＝eP(K)；

当误差eP(K)绝对值大于E2时，表明气压实际值距离气压设定值较远，采用单独方式PID控制算法，得到输出控制量u₁(K)，进行一定速度的进气和排气，兼顾响应快速性的同时，避免大的超调，E2＝k₂Pref(K)，其中k₂的取值范围可选为0.02到0.5之间；u₁(K)＝u₁(K-1)+K_p1[eP(k)-eP(k-1)]+K_i1eP(k)+K_d1[eP(k)-2eP(k-1)+eP(k-2)]，其中，当K≤0时，u₁(K)＝0；K_p1的取值范围在0.007到0.49之间，K_i1的取值范围在0.0007到0.21之间，K_d1的取值范围在0.0007到0.07之间；

当误差eP(K)绝对值不大于E2时，表明气压实际值距离气压设定值较近，采用微调方式PID控制算法，得到输出控制量u₂(K)，进行微量的进气和排气，避免大的超调，u₂(K)＝u₂(K-1)+K_p2[eP(k)-eP(k-1)]+K_i2eP(k)+K_d2[eP(k)-2eP(k-1)+eP(k-2)]，其中，当K≤0时，u₂(K)＝0；K_p1的取值范围在0.001到0.07之间，K_i1的取值范围在0.0001到0.03之间，K_d1的取值范围在0.0001到0.01之间。