[发明专利]一种并联执行机构动作量优化分配方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种并联执行机构动作量优化分配方法及装置，并联执行机构为N个执行机构并联，其中N大于等于2，包括：将接收到的动作量输入信号分解为N‑1个小幅分解分量和一个大幅分解分量；将N‑1个小幅分解分量和模拟量常数0经信号分配逻辑分配得到N个分配输出信号；模拟量常数0由模拟量常数模块产生；将每个分配输出信号分别与大幅分解分量求和，得到N个求和输出信号；将N个求和输出信号一一对应地输入给N个执行机构，控制并联执行机构动作。

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种并联执行机构动作量优化分配方法及装置。

背景技术

执行机构是构成控制系统的要素之一。常见的执行机构包括调节阀、挡板、动叶、变频器等。理想执行机构其动作应当准确、快速跟随控制器输出的执行机构动作指令变化。以电动调节阀为例，执行机构包括电气控制电路、电机驱动电路、直流电机、减速齿轮、机械联动阀芯、阀门开度反馈测量电路等部分。电气控制电路接收阀门开度指令信号和阀门开度反馈信号，根据两者偏差输出电机转动控制信号，由电机驱动电路放大后驱动直流电机转动，再经过齿轮组减速后带动阀芯动作改变阀门开度，最终使得阀门实际开度跟随阀门开度指令变化。实际的执行机构受电气、机械、测量等因素限制，特性与理想执行机构存在一定差异。仍以电动调节阀为例：直流电机带负载起动电流很大，频繁起动特别是频繁换向转动容易烧毁电机，电机起动后必须单向转动一段最小距离；减速齿轮、机械传动部分由于制造、安装误差，一般存在回差(间隙)非线性特性；同时阀门开度反馈存在静态测量误差和干扰等。因此，执行机构非常不适合小幅度正反向频繁动作，否则容易造成减速、传动机械部分磨损导致特性变差甚至失效，电机烧毁等故障。

执行机构的控制电路内通常设置动作死区以保护执行机构。死区非线性与执行机构自身各种非线性相叠加，往往出现“死区-过冲”非线性，实际执行机构则存在一个自然形成的或人为设置的“死区”，当指令变化幅度小于死区范围时执行机构并不动作；当指令变化幅度超出死区后的一个范围内，执行机构电机起动，在最小转动距离和转动惯性的共同作用下会产生一个“过冲”动作，导致执行机构动作幅度比比指令变化幅度还要大；当指令大幅变化时，执行机构正常动作，反馈反而能够很好跟随指令等幅变化。

执行机构的“死区-过冲”非线性会对控制造成不利影响。当控制系统设定值与反馈值的偏差比较小时，控制器输出的执行机构指令变化幅度比较小，落入死区范围内，实际执行机构并不动作，设定值与反馈值的偏差将一直存在；当设定值与反馈值的偏差增大，控制器输出的执行机构指令变化幅度加大，超出死区内落入过冲区时，实际执行机构动作幅度比预期幅度偏大，容易导致过量调节并导致反向调节，诱发控制系统产生小幅度振荡；只有当设定值与反馈值的偏差很大，控制器输出的执行机构指令变化幅度足够大，超出过冲区时，控制系统才能实现正常调节。由于现场控制系统反馈值测量、执行机构位置反馈测量过程中存在小幅干扰，容易导致控制系统在一定范围内小幅振荡，如果不及时发现和处理，将很快导致执行机构损坏。常规的处理方法是：减弱控制器的比例和微分调节强度；在设定值和反馈值求偏差之后增加死区环节。两种方法都会降低控制品质。

在工业现场中，存在许多执行机构并联运行的情况。例如，抽汽式供热机组采用两台热网加热器并联运行的方式，通过两个供热抽汽调节蝶阀分别控制进入两台热网加热器的供热蒸汽流量，从而控制供热负荷；大型火电机组锅炉普遍采用两台一次风机、两台送风机、两台引风机并联运行，控制锅炉的一次风量、送风风量、引风风量；一些锅炉也采用两只喷水减温阀并联控制末级过热蒸汽温度。对于并联运行的执行机构，常规的控制方式是两台执行机构同步动作，共同控制被调参数。控制器输出的执行机构动作指令变化时，每个执行机构接收到的指令同时变化，多个执行机构同时处于“死区”或“过冲”区内，与单个执行机构动作的情况无太大差异。

综上所述，现有技术存在因实际执行机构的“死区-过冲”非线性诱发控制系统产生小幅度振荡，导致控制品质变差的问题。

发明内容