專利名稱：：數(shù)字電氣閥門定位器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬電氣調(diào)節(jié)閥閥門定位器技術(shù)范疇，特別是指一種具有調(diào)節(jié)閥工作流量特性畸變校正和故障診斷功能，閥位基于Fuzzy-PI雙模無擾切換算法，閥位反饋采用無接觸式閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器件的數(shù)字電氣閥門定位器。
背景技術(shù)：
：工業(yè)過程的氣動(dòng)執(zhí)行器由電氣閥門定位器、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)闊組成。電氣閥門定位器的基本功能是將控制中心輸出的調(diào)節(jié)閥閥位給定值與調(diào)節(jié)閥閥位反饋值之間的偏差，按照預(yù)先設(shè)定的算法去控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥開度(流量)，同時(shí)閥位反饋單元反饋實(shí)時(shí)闊位值，因此電氣閥門定位器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥組成了一個(gè)閉環(huán)回路。閥門定位器增大了氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率，減少了信號(hào)傳遞的滯后，能夠有效克服調(diào)節(jié)閥移動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦力和閥芯不平衡力，提高了調(diào)節(jié)閥的精度。近十年來，氣動(dòng)執(zhí)行器
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)進(jìn)步大多與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥無關(guān)，主要體現(xiàn)在閥門定位器方面的改進(jìn)。發(fā)達(dá)國家的電氣閥門定位器已升級(jí)到基于電平衡原理，國內(nèi)的定位器開始從機(jī)械平衡原理逐步向電氣平衡過渡。德國SIEMENS公司的SIPARTPS/PS2，日本YAMATAKE公司的SVP300，美國FISHER公司的DVC5000是國際上最具代表性的數(shù)字電氣閥門定位器。重慶川儀總廠的HVP、吳忠儀表廠的SEP、杭州電子科技大學(xué)的SEVP代表了當(dāng)今國內(nèi)數(shù)字電氣閥門定位器的發(fā)展水平。數(shù)字電氣閥門定位器以微處理器為核心，具有調(diào)節(jié)閥整體的多種流量特性(等百分比、直線、快開等)以及自動(dòng)調(diào)校、人機(jī)交互、工作參數(shù)組態(tài)設(shè)置、故障診斷等一系列技術(shù)特征，與傳統(tǒng)的基于力平衡原理的電氣閥門定位器相比，其技術(shù)指標(biāo)前進(jìn)了一大步。文獻(xiàn)[l]、發(fā)明專利[2]從不同角度論述了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥整體多種流量特性的方法；發(fā)明專利[3]提出了與SIEMENS公司SIPARTPS/PS2類似的閥門定位器結(jié)構(gòu)，閥位控制沿用SIEMENS公司的5接點(diǎn)開關(guān)控制算法(Fuzzy算法)，該專利主要內(nèi)容涉及的是低功耗電源設(shè)計(jì)。目前，數(shù)字電氣閥門定位器的體系結(jié)構(gòu)雖然日臻完善，但分析工程實(shí)踐資料不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有數(shù)字電氣閥門定位器仍存在亟待改進(jìn)、進(jìn)一步完善的不足之處。首先，控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)閥固有流量特性為設(shè)計(jì)依據(jù)，而調(diào)節(jié)閥投運(yùn)后所處的實(shí)際工況與固有流量特性測(cè)試條件相距甚遠(yuǎn)，無視調(diào)節(jié)閥工作流量特性畸變的客觀事實(shí)，必然導(dǎo)致控制品質(zhì)的下降；以煉油企業(yè)為例，調(diào)節(jié)閥壓降損耗約占企業(yè)電力消耗的20%-40%，從節(jié)能降耗角度，自然希望調(diào)節(jié)閥在盡可能低的壓降比條件下運(yùn)行，但隨著壓降比的下降，工作流量特性畸變更加嚴(yán)重，對(duì)控制品質(zhì)的負(fù)面影響是災(zāi)難性的。其次，調(diào)節(jié)閥閥位采用5接點(diǎn)開關(guān)控制算法，雖然具有良好的魯棒和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，但存在閥位穩(wěn)態(tài)跟蹤精度欠佳的缺點(diǎn)。此外，人機(jī)交互中鍵盤輸入方式的故障率較高，閥位移/電氣轉(zhuǎn)換采用接觸式電位器的穩(wěn)定性和可靠性差強(qiáng)人意；故障診斷，特別是故障處理策略缺乏控制系統(tǒng)的全局觀念，以閥位卡死故障為例，因閥位卡死導(dǎo)致閥位反饋值失效，使其與閥位給定位之間的偏差無法消除，因此調(diào)節(jié)閥膜頭壓力趨于氣源壓力上限。一旦故障排除則調(diào)節(jié)閥全關(guān)(氣關(guān)閥)或全開(氣開閥)，不僅使氣動(dòng)執(zhí)行器工況劇然波動(dòng)，而且就整個(gè)控制系統(tǒng)而言無疑也是重大干擾，甚至引起安全事故。[l]周紅燕，一種用智能型閥門定位器改變調(diào)節(jié)閥靜態(tài)特性的方法[J]中國測(cè)試技術(shù)2005，1[2]尚群立，智能執(zhí)行器用閥門流量特性實(shí)現(xiàn)方法，發(fā)明專利ZL2005100496756[3]王化祥，一種智能型二線制電氣閥門定位器及其控制方法，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?005100112651
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字電氣閥門定位器及其方法。數(shù)字電氣閥門定位器中的控制單元與I/P電氣轉(zhuǎn)換單元、微型壓力傳感器、故障診斷單元相連接，微型壓力傳感器經(jīng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥位反饋單元、故障診斷單元、控制單元相連接；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥相連接，閥位反饋單元包括相連接的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器、閥位移機(jī)械傳動(dòng)器，I/P電氣轉(zhuǎn)換單元包括相連接的固態(tài)繼電器、壓電閥。所述的控制單元的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為硬件平臺(tái)基于32位ARM9的S3C2410芯片分別與網(wǎng)絡(luò)控制芯片CS8900A、AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0808、觸摸屏LQ30B7DD01、I/P電氣轉(zhuǎn)換單元相連接。所述的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器的電路為第一定值電阻R4經(jīng)第一可調(diào)電阻R2與磁敏電位器R1、第二可調(diào)電阻R3、第二定值電阻R5—端相連接，磁敏電位器Rl故障診斷單元由安裝在調(diào)節(jié)閥膜頭管線上的內(nèi)嵌式微型壓力傳感器，閥位移/電氣轉(zhuǎn)換模塊組成。數(shù)字電氣闊門定位方法通過Fuzzy-PI雙模無擾切換方法控制調(diào)節(jié)閥開度，誤差較大時(shí)采用Fuzzy方法，誤差較小時(shí)則采用PI方法，F(xiàn)uzzy-PI雙模無擾切換方法是由Fuzzy-PI判別模塊選擇，F(xiàn)uzzy-PI雙模方法結(jié)果由無擾切換模塊處理后，以不同寬度的脈沖形式輸出至I/P電氣轉(zhuǎn)換單元的固態(tài)繼電器G3F/G3FD，控制壓電閥的占空比；無擾切換模塊消除了Fuzzy-PI模式切換時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥開度以及控制系統(tǒng)的干擾。本發(fā)明通過閥工作流量特性畸變的校正，使校正之后的工作流量特性與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的閥固有流量特性吻合，一方面改善了控制系統(tǒng)品質(zhì)，另一方面調(diào)節(jié)閥能在較低壓降比下運(yùn)行，可大大降低能耗。Fuzzy-PI雙模無擾切換算法，兼顧了閥位控制對(duì)動(dòng)靜態(tài)兩方面指標(biāo)的要求，無擾切換模塊確保兩種模式切換時(shí)不會(huì)對(duì)閥位和控制系統(tǒng)造成干擾。觸摸屏和無接觸式磁敏電位器的應(yīng)用，則提高了闊門定位器的穩(wěn)定性、可靠性和定位器的氣密性；解卡操作時(shí)提供的由用戶選擇釋放或部分釋放膜頭壓力功能，消除了安全隱患，進(jìn)一步改善了閥位和控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。圖1是典型的閉環(huán)過程控制方框圖；圖2是數(shù)字電氣閥門定位器結(jié)構(gòu)圖；圖3是數(shù)字電氣閥門定位器控制單元原理圖；圖4-a是線性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性曲線；圖4-b是等百分比調(diào)節(jié)閥的工作流量特性曲線；圖4-c是壓降比s=0.5條件下線性調(diào)節(jié)閥工作流量特性畸變及畸變校正后的對(duì)比曲線；圖5是Fuzzy-PI雙模無擾切換算法原理圖；圖6是Fuzzy-PI雙模無擾切換算法流程圖；圖7是磁敏電位器的電路圖；圖8是磁敏電位器等效電路圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是閉環(huán)過程控制系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，其作用就是接受控制中心的調(diào)節(jié)閥閥位給定值信號(hào)，調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度(流量)，使受干擾影響偏離設(shè)定值的受控變量回歸設(shè)定值。因此，在設(shè)計(jì)氣動(dòng)執(zhí)行器數(shù)字電氣閥門定位器時(shí)，除考慮氣動(dòng)執(zhí)行器本身的動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)外，必須同時(shí)關(guān)注整個(gè)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。如圖2所示，數(shù)字電氣閥門定位器中的控制單元1與I/P電氣轉(zhuǎn)換單元2、微型壓力傳感器、故障診斷單元4相連接，微型壓力傳感器經(jīng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥位反饋單元3、故障診斷單元4、控制單元1相連接；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥相連接，閥位反饋單元3包括相連接的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器、閥位移機(jī)械傳動(dòng)器，1/P電氣轉(zhuǎn)換單元2包括相連接的固態(tài)繼電器、壓電閥。故障診斷單元4由安裝在調(diào)節(jié)閥膜頭管線上的內(nèi)嵌式微型壓力傳感器41，閥位移/電氣轉(zhuǎn)換模塊32組成。氣動(dòng)執(zhí)行器由電氣閥門定位器、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組成；電氣閥門定位器則由控制單元1、1/P電氣轉(zhuǎn)換單元2、閥位反饋單元3、故障診斷單元4組成?？刂浦行脑O(shè)定的4-20mA閥位給定值42、閥實(shí)時(shí)位移反饋值32輸入控制單元1;經(jīng)Fuzzy-PI雙模無擾抑制切換算法處理后，驅(qū)動(dòng)I/P電氣轉(zhuǎn)換單元2的固態(tài)繼電器21、壓電閥22;任何時(shí)刻壓電閥A,B之間只能有一個(gè)開通，而另一個(gè)則必須關(guān)閉，因此壓電閥實(shí)際上是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的先導(dǎo)閥，若閥A開通，壓縮空氣進(jìn)入調(diào)節(jié)閥膜頭，閥桿下移，反之亦然；閥位移由閥位反饋單元3實(shí)時(shí)反饋至控制單元1。控制單元1依據(jù)閥位給定值42調(diào)節(jié)閥膜頭管線壓力傳感器的膜頭壓力41、閥位移32進(jìn)行故障診斷。如圖3所示，控制單元1的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為硬件平臺(tái)基于32位ARM9的S3C2410芯片11分別與網(wǎng)絡(luò)控制芯片CS8900A(12)、AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0808(14)、觸摸屏LQ30B7DD01(13)、I/P電氣轉(zhuǎn)換單元2相連接。軟件平臺(tái)則基于ARM—Linux。人機(jī)交互采用Sharp觸摸屏LQ30B7DD01(13)技術(shù)代替鍵盤，控制中心輸出的閥位給定值、調(diào)節(jié)閥閥位反饋值、調(diào)節(jié)閥膜頭壓力通過AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0808(14)與S3C2410相連；控制單元的運(yùn)算結(jié)果輸出至1/P電氣轉(zhuǎn)換單元(2)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥開度(流量)的控制。CPUS3C2410是一個(gè)由AdvancedRISCMachines(ARM)有限公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM920TRISC處理器。ARM920T實(shí)現(xiàn)了MMU，AMBABUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，每個(gè)都是由8字長(zhǎng)的行(line)構(gòu)成。通過提供一系列完整的系統(tǒng)外圍設(shè)備，S3C2410大大減少了整個(gè)系統(tǒng)的成本，消除了為系統(tǒng)配置額外器件的開銷，它集成了以下片上功能1.8V/2.0V內(nèi)核供電，3.3V存儲(chǔ)器供電，3.3V外部I/0供電；具備16KB的I-Cache和16KB的D-Cache/MMU;外部存儲(chǔ)控制器(SDRAM控制和片選邏輯)LCD控制器(最大支持4K色STN禾口256K色TFT)提供1通道LCD專用DMA4通道DMA并有外部請(qǐng)求引腳。3通道UART(IrDAl.O，16字節(jié)TxFIFO,和16字節(jié)RxFIFO)/2通道SPIi通道多主iic-bus/1通道iis-bus控制器。兼容SD主接口協(xié)議l.O版和MMC協(xié)議2.11兼容版。2端口USB主機(jī)/1端口USB設(shè)備(1.1版)4通道PWM定時(shí)器和l通道內(nèi)部定時(shí)器看門狗定時(shí)器117個(gè)通用i/0口和24通道外部中斷源。、功耗控制模式具有普通，慢速，空閑和掉電模式。8通道IO比特ADC和觸摸屏接口*具有日歷功能的RTC具有PLL片上時(shí)鐘發(fā)生器如圖4-a、4-b所示，根據(jù)氣動(dòng)執(zhí)行器所處工藝環(huán)境的實(shí)際壓降比、工作介質(zhì)和環(huán)境溫度，基于調(diào)節(jié)閥工作流量特性畸變的機(jī)理進(jìn)行工作流量計(jì)算、或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)閥位與工作流量之間的關(guān)系，參照閥位與閥固有流量之間的關(guān)系，校正閥門定位器的輸入信號(hào)，并以校正后的閥位移輸入信號(hào)修正調(diào)節(jié)閥閥位，使工作流量特性與固有流量特性吻合。調(diào)節(jié)閥固有流量特性是在壓降比1.0，閥前后壓差O.lMPa,工作介質(zhì)仏O，環(huán)境溫度20。C條件下測(cè)得的；所謂壓降比是指調(diào)節(jié)閥全開狀態(tài)下的閥上壓降A(chǔ)^,與閥所處工藝管域的總壓降A(chǔ)^之比，即S二APvmm/M。調(diào)節(jié)閥的固有流量特性歸一化表達(dá)式2/=f(丄/Zmax),式中丄、丄，，2、2_分別代表閥開度(閥位)、最大閥開度，閥流量、最大閥流量，流量特性f則與閥芯輪廓曲線有關(guān)，常見的有線性、等百分比、快幵三種。如圖2所示，氣動(dòng)執(zhí)行器的流量特性二定位器流量特性*調(diào)節(jié)閥流量特性，改變定位器流量特性就可以提供氣動(dòng)執(zhí)行器整體的多種流量特性和作用方向，文獻(xiàn)[1][2]對(duì)此作了充分?jǐn)⑹?，發(fā)達(dá)國家定位器均將此列入產(chǎn)品標(biāo)配功能；鑒于工作介質(zhì)、環(huán)境溫度對(duì)環(huán)境流量特性的影響己有充分論述，可參閱流量積標(biāo)方面的相關(guān)專利和文獻(xiàn)，上述兩點(diǎn)屬公知知識(shí)范疇；因此本專利僅討論壓降比變化對(duì)流量特性畸變的影響。調(diào)節(jié)閥安裝在工藝管線上，本質(zhì)上是具有可變流量系數(shù)的液阻器件，假設(shè)工藝管線兩端總壓降不變，管線沿程阻力和節(jié)流器件阻力都會(huì)隨流量變化。圖4一a，b表明，全開時(shí)閥上壓降與工藝管線總壓降值之比S越小，閥工作流量特性畸變?cè)絿?yán)重。由流體力學(xué)原理不難得到閥工作流量F(Z/ZmaJ，固有流量f(Z/丄，),壓降比S三者之間的關(guān)系:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>工作流量特性畸變校正的算法如下參查閱生產(chǎn)商資料，得到調(diào)節(jié)閥固有流量特性f(VL),iw，A+1>A，4=zmax;以表格形式存儲(chǔ)結(jié)果。參指定S值，由(*)計(jì)算(或?qū)崪y(cè))工作流量。參由控制中心的閥位給定值丄'(iToc4—20mA信號(hào))，査固有流量特性表，參從指定S值的工作流量特性表查找^./2,<《/2,<2,+/2_，逆推流量特性畸變校正所需要的閥位值z(mì)'=z,)-Q)，用閥位值i:'替換r作為閥門定位器的閥位輸入。如圖4一c所示，曲線(a)為未校正的工作流量畸變值，曲線(b)則為校正后的工作流量特性，顯然校正后的工作流量特性的線性度得到明顯改善。下表為某線性閥校正前后工作流量特性數(shù)據(jù)對(duì)比表。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>必須指出調(diào)節(jié)閥工作流量特性畸變校正與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體多種流量特性是相容的。如果把調(diào)節(jié)閥固有流量特性改為另一期望的固有流量特性,此時(shí)采取將閥位A校正為^;如果同時(shí)考慮消除工作流量特性畸變，則以丄2為基準(zhǔn)將其校正為￡3，即通過對(duì)閥位給定值的兩次校正達(dá)到上述目標(biāo)。工作介質(zhì)、環(huán)境溫度對(duì)流量特性影響的校正，其技術(shù)思路如出一轍。如圖5所示，數(shù)字電氣閥門定位方法是通過Fuzzy-PI雙模無擾切換方法5控制調(diào)節(jié)閥開度，閥位控制不僅具有良好的魯棒和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，而且具有精確的穩(wěn)態(tài)跟蹤性能。誤差較大時(shí)采用Fuzzy方法51，誤差較小時(shí)則采用PI方法52，F(xiàn)uzzy-PI雙模無擾切換方法5是由Fuzzy-PI判別模塊53選擇，F(xiàn)uzzy-PI雙模方法結(jié)果由無擾切換模塊54處理后，以不同寬度的脈沖形式輸出至I/PF"/丄匪)二f(Z/丄脆)電氣轉(zhuǎn)換單元2的固態(tài)繼電器G3F/G3FD(21)，控制壓電閥22的占空比；無擾切換模塊54消除了Fuzzy-PI模式切換時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥開度以及控制系統(tǒng)的干擾。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥膜頭氣壓受供氣壓力和環(huán)境溫度等外界因素的影響，同時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作載荷又具有時(shí)變和不確定性，因此建立精確的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥位數(shù)學(xué)模型十分困難。借鑒過程控制領(lǐng)域的Fuzzy-PI雙?？刂扑惴ǎ拐{(diào)節(jié)閥閥位變量控制具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能；Fuzzy-PI控制模式切換時(shí)的擾動(dòng)，則由無擾切換模塊予以消除。電氣閥門定位器的給定值(調(diào)節(jié)閥閥位)由系統(tǒng)的控制中心輸入，并與調(diào)節(jié)閥閥位測(cè)量環(huán)節(jié)反饋值比較，模糊一比例積分判決環(huán)節(jié)根據(jù)兩者的偏差e(er-l)絕對(duì)值大小，作出選擇模糊控制模式算法，或選擇比例積分模式算法。當(dāng)lel大于指定閥值時(shí)，采用CRI推理查表模糊控制算法；反之則應(yīng)用比例積分算法。CRI算法以e和e的變化率作為輸入變量，因此CRI本質(zhì)上是一種模糊比例一微分算法，用于控制時(shí)變和不確定性的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥桿位移十分有效，其動(dòng)態(tài)控制品質(zhì)優(yōu)良，但穩(wěn)態(tài)控制品質(zhì)欠佳；而比例一積分模式算法正好與CRI相反，將PI和CRI兩種策略結(jié)合起來的雙模算法，兼顧了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥桿位移的動(dòng)靜態(tài)控制品質(zhì)兩方面要求。必須指出，CRI和PI控制模式切換時(shí)，CRI輸出&和PI輸出的&之間的差異會(huì)導(dǎo)致對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥位移，以及受控工藝參數(shù)的干擾，無擾切換模式跟蹤Fuzzy-PI雙?？刂扑惴ǖ妮敵鲋担ㄟ^限制輸出量U的改變量A"的方法實(shí)現(xiàn)無擾切換。如圖6所示，初始化中設(shè)定P、I參數(shù)，PI和Fuzzy模式切換時(shí)的偏差閥值；形成Fuzzy控制規(guī)則和査詢表；|^>偏差閥位則進(jìn)行CRI，反之PI;無擾切換模式輸出u，實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器占空比的控制。如圖7所示，所述的闊位移/電氣轉(zhuǎn)換器的電路為第一定值電阻R4經(jīng)第一可調(diào)電阻R2與磁敏電位器R1、第二可調(diào)電阻R3、第二定值電阻R5—端相連接，磁敏電位器R1是一種無接觸式電位器。磁敏電位器是由永久磁鐵和轉(zhuǎn)盤構(gòu)成的磁路空隙中，配置二塊相互作用的磁敏電阻板，磁敏電阻板是由銻化銦制成的半導(dǎo)體器件，其特性幾乎是純電阻性的，每個(gè)磁敏電阻板二極的阻值大小取決與穿過磁敏電阻板的磁場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，其阻值與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比變化。其等效電路如圖8所示。故障診斷依據(jù)閥位給定位、閥位反饋位、閥膜頭壓力三者的內(nèi)在關(guān)系，運(yùn)用規(guī)則基知識(shí)推理進(jìn)行。提供解卡操作時(shí)由用戶選擇釋放或部分釋放模頭壓力的功能，進(jìn)一步提高了閥門定位器的穩(wěn)定性、可靠性以及控制品質(zhì)。以控制中心的閥位給定值增大而氣關(guān)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)閥位卡死故障為例，因閥位偏差無法消除，控制中心的閥位給定值必然不斷增大，而閥膜頭壓力趨向氣源壓力上限，此時(shí)的規(guī)則基知識(shí)推理如下If閥位給定值〉閥值1and閥膜頭壓力〉閥值2and閥位反饋值<閥值3then閥位卡死報(bào)警else......操作工確認(rèn)故障后，由用戶選擇釋放或部分釋放膜頭壓力，然后進(jìn)行解卡操作。權(quán)利要求1.一種數(shù)字電氣閥門定位器，其特征在于控制單元(1)與I/P電氣轉(zhuǎn)換單元(2)、微型壓力傳感器、故障診斷單元(4)相連接，微型壓力傳感器經(jīng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥位反饋單元(3)、故障診斷單元(4)、控制單元(1)相連接；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)閥相連接，閥位反饋單元(3)包括相連接的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器、閥位移機(jī)械傳動(dòng)器，I/P電氣轉(zhuǎn)換單元(2)包括相連接的固態(tài)繼電器、壓電閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電氣閥門定位器，其特征在于所述的控制單元(1)的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為硬件平臺(tái)基于32位ARM9的S3C2410芯片(11)分別與網(wǎng)絡(luò)控制芯片CS8900A(12)、AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0808(14)、觸摸屏LQ30B7DD01(13)、I/P電氣轉(zhuǎn)換單元(2)相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電氣閥門定位器，其特征在于所述的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換器的電路為第一定值電阻R4經(jīng)第一可調(diào)電阻R2與磁敏電位器Rl、第二可調(diào)電阻R3、第二定值電阻R5—端相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電氣閥門定位器，其特征在于故障診斷單元(4)由安裝在調(diào)節(jié)閥膜頭管線上的內(nèi)嵌式微型壓力傳感器(41)，閥位移/電氣轉(zhuǎn)換模塊(32)組成。5.—種數(shù)字電氣閥門定位方法，其特征在于通過Fuzzy-PI雙模無擾切換方法(5)控制調(diào)節(jié)閥開度，誤差較大時(shí)采用Fuzzy方法(51)，誤差較小時(shí)則采用PI方法(52)，F(xiàn)uzzy-PI雙模無擾切換方法(5)是由Fuzzy-PI判別模塊(53)選擇，F(xiàn)uzzy-PI雙模方法結(jié)果由無擾切換模塊(54)處理后，以不同寬度的脈沖形式輸出至I/P電氣轉(zhuǎn)換單元(2)的固態(tài)繼電器G3F/G3FD(21)，控制壓電閥(22)的占空比；無擾切換模塊(54)消除了Fuzzy-PI模式切換時(shí)對(duì)調(diào)節(jié)閥開度以及控制系統(tǒng)的干擾。全文摘要本發(fā)明公開了一種數(shù)字電氣閥門定位器及其方法。定位器由控制單元、I/P電氣轉(zhuǎn)換單元、閥位反饋單元、故障診斷單元組成。通過對(duì)定位器流量特性參數(shù)的組態(tài)，在提供調(diào)節(jié)閥整體多種流量特性和作用方向的基礎(chǔ)上，針對(duì)調(diào)節(jié)閥壓降比變化等因素引起的工作流量特性畸變進(jìn)行校正；調(diào)節(jié)閥閥位控制基于Fuzzy-PI雙模無擾切換算法；故障診斷依據(jù)控制中心設(shè)定的閥位給定值、以及閥位反饋值、閥膜頭壓力三者之間的內(nèi)在關(guān)系，運(yùn)用規(guī)則基知識(shí)推理，閥門解卡操作時(shí)由用戶選擇釋放或部分釋放閥膜頭壓力實(shí)現(xiàn)；閥位反饋單元的閥位移/電氣轉(zhuǎn)換借助無接觸式磁敏電位器，人機(jī)交互采用觸摸屏技術(shù)，控制單元經(jīng)以太網(wǎng)接口接入控制網(wǎng)絡(luò)。文檔編號(hào)F16K31/72GK101245871SQ20081005955公開日2008年8月20日申請(qǐng)日期2008年1月31日優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日發(fā)明者吳寧寧,吳明光,欒振華申請(qǐng)人:浙江大學(xué)