[发明专利]一种双水箱液面高度自适应容错控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种双水箱液面高度自适应容错控制方法及系统。该方法包括：获取水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度以及第一水箱的给定高度轨迹；根据第一水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度以及给定高度轨迹确定跟踪误差；根据预设性能函数和跟踪误差确定转换误差变量；根据第一水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度、转换误差变量、跟踪误差以及给定高度轨迹确定虚拟控制律；根据预设性能函数、转换误差变量以及虚拟控制律确定阀门的流量控制律；进而控制阀门的液体流量大小；根据预设性能函数以及虚拟控制律确定监控函数；根据所述监控函数判断所述阀门是否出现故障；本发明能够准确控制水箱液面高度并检测、排除阀门故障。

技术领域

本发明涉及液位控制领域，特别是涉及一种双水箱液面高度自适应容错控制方法及系统。

背景技术

液位控制是生活与工业生产中经常涉及到的控制问题，诸如生活用水供应、食品加工等行业的成产加工过程中，经常需要使用蓄水箱，如进料罐、中间缓冲器等，水箱中的液位需要维持合适的高度，既不能太满溢出产生浪费，也不能过低无法保证需求。因而在工业过程控制中，液面高度是一个很重要的控制对象。

工业生产中水箱内液体持续消耗，需要加注液体维持液面。液体加注会引起液面波动，如何控制液面在维持一定高度时的动态变化，避免突然升高或减少，对于保证物料进出均衡、生产过程平稳进行有重要作用。现有技术一般以PID或简单模糊控制方法为主，这类方法虽然可以对液面高度进行控制，但对过程中引起的动态变化无法有效控制。

并且，除了控制液面高度之外，管道阀门在此类潮湿的生产环境中，很容易锈蚀故障，从而严重影响到液面控制。而且已有的故障检测方法都是与控制方法分离设计。

基于上述关于液面控制问题，亟需一种既能排除故障同时又能满足动态特性需求的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种双水箱液面高度自适应容错控制方法及系统，能够准确控制水箱液面高度并检测、排除阀门故障。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双水箱液面高度自适应容错控制方法，包括：

获取第一水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度、第二水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度以及第一水箱的给定高度轨迹；所述第二水箱的液面高度间接控制第一水箱的液面高度；

根据所述第一水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度以及所述第一水箱的给定高度轨迹确定跟踪误差；

获取预设性能函数；

根据所述预设性能函数和所述跟踪误差确定转换误差变量；

根据所述第一水箱的当前时刻液面高度与初始时刻液面高度、所述转换误差变量、所述跟踪误差以及所述第一水箱的给定高度轨迹确定虚拟控制律；所述虚拟控制律用于控制第二水箱的液面高度；

根据所述预设性能函数、所述转换误差变量以及所述虚拟控制律确定阀门的流量控制律；并根据所述阀门的流量控制律控制阀门的液体流量大小；

根据所述预设性能函数以及所述虚拟控制律确定监控函数；

根据所述监控函数判断所述阀门是否出现故障；

若出现故障，则关闭故障阀门，同时顺次打开备用阀门，并更新监控函数；

若没有出现故障，则继续监控。

可选地，所述根据所述预设性能函数和所述跟踪误差确定转换误差变量，具体包括：

利用公式z₁＝S^-1(∈/p(t))确定转换误差变量；