一种针对执行机构装置黏滞特性的自适应补偿改进方法_马晓春.pdf
《一种针对执行机构装置黏滞特性的自适应补偿改进方法_马晓春.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种针对执行机构装置黏滞特性的自适应补偿改进方法_马晓春.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第期 年月 ,收稿日期:;修回日期:作者简介:马晓春(),男,高级工程师,从事煤电产业计量测试的工作。:自动控制一种针对执行机构装置黏滞特性的自适应补偿改进方法马晓春,刘相宏,赵伟杰,郑云林,郭丽,赵滔滔(新疆维吾尔自治区计量测试研究院,乌鲁木齐 ;上海新华控制技术集团科技有限公司,上海 )摘要:为解决 黏滞模型无法描述黏滞参数时变的局限,通过引入执行机构的位置反馈信号和对应阀门开度的介质流量信号,提出了一种包含阀门和连接部件的黏滞特性在线检测和补偿量实时计算方法。仿真结果表明:该方法可以克服执行机构装置死区和黏滞特性变化的影响,有效地提升控制性能。关键词:执行机构;黏滞模型;在线检测
2、;死区;补偿中图分类号:文献标志码:文章编号:():,(,;,):,:;执行机构装置是自动控制系统中的执行部件,包括执行机构、连接部件、阀门等。这些部件工作在高温高压、强腐蚀等恶劣环境下,随着运行时间的延长,经常会偏离原有的设计特性,出现各种非线性特性,不仅会给控制系统带来动态误差,还可能恶化系统动态品质,最终导致控制性能的降低。执行机构装置的非线性特性是包含了执行机构、连接部件、阀门(挡板)融合后所表征的特性,主要有死区、滞后区、不灵敏区、饱和区及黏滞区等。在执行机构装置的非线性特性中,黏滞特性是最为常见的一种。黏滞特性的建模可根据牛顿第二定律建立相应的机理模型来描述执行机构装置的运行特性,
3、但这种物理模型需要确定阀杆质量、静摩擦力、动摩擦力、弹簧系数等参数,不易于实现。基于数据驱动的模型由于容易实现,因 此 成 为 目 前 研 究 的 主 流。等在分析了大量工业现场数据后,提出了一种采用死区加黏滞量和跳变量进行描述的双参数黏滞特性模型,但该模型只能处理确定性信号。提出了一种第期马晓春,等:一种针对执行机构装置黏滞特性的自适应补偿改进方法包含考虑静摩擦力和动摩擦力的双参数改进模型(黏滞模型),并且给出了基于控制器输出与过程输出统计特性的静摩擦力检测方法。黏滞特性在控制回路中会带来持续的振荡,因此需要设计补偿环节来消除。提出了滤波反馈法,在控制器的输出信号中叠加一个迟滞补偿信号。等提
4、出了利用回路中阀门的输出位置作为依据设计补偿信号的两步补偿法,能够较好地克服过程的振荡。在国内,付川等提出了一种改进的迟滞补偿方法。对补偿信号设定一个阈值条件,即当控制器输出的变化超过一定阈值时,补偿信号才起作用。该方法可有效减少调节设备动作的次数,延长调节设备的使用寿命,缺点是会降低调节的精度。黏滞模型从摩擦力的角度描述黏滞特性,更贴近物理模型。笔者采用 黏滞模型对执行机构黏滞特性进行模拟和控制仿真,并且在此基础上,提出了一种执行机构装置黏滞特性检测和补偿设计方法,即在控制器输出信号阈值的基础上,引入信号反向时间间隔的双维度判别信号,进而确定所需的补偿量。黏滞模型和补偿原理执行机构装置黏滞是
5、指连接在运行过程中,死区和机械传动系统的摩擦力对整个阀杆的运动造成了阻碍。执行机构装置的 黏滞模型见图。黏滞模型属于双参数数据驱动模型,对 于 不 确 定 信 号 和 随 机 信 号 的 描 述 能 力较强。静摩擦力;动摩擦力;黏滞特性曲线中的跳变区;黏滞特性曲线中的死区。图执行机构装置的 黏滞模型在图中,虚线表示控制阀不存在黏滞特性时的理想状态,此时控制信号输入到控制阀后,阀杆将会沿着虚线移动。当控制阀出现黏滞特性,阀杆将沿着实线移动(从点开始),此时即使控制信号仍在增加,阀门仍保持原来位置。当阀杆到达点时,外部作用力克服了静摩擦力,摩擦力 从 静 摩 擦 力 变 为 动 摩 擦 力,跳 变
6、 区 为(),阀杆从点直接跳到点,然后阀杆沿着直线移动。当阀杆到达点,此时阀杆再次停滞,直到推力增加到时,会使弹簧力与推力的差等于动摩擦力,阀杆重新跳动到点,并且继续沿着直线移动。当阀杆移动到点,此时阀杆准备改变移动方向,但由于黏滞作用会停滞,直到推力大于静摩擦力,阀门才会从点反向跳变移动,沿着直线移动。点与点对称,因此推力从点到点相差的力为静摩擦力和动摩擦力之和。针对 黏滞模型,可以利用回路中阀门输出作为依据来设计补偿信号消除黏滞。两步补偿法主要完成两项任务:()将设计补偿信号叠加至控制器输出信号,以将阀杆推出黏滞位置,并且将阀杆控制在期望的稳态位置。()在阀杆回到稳态位置之后,补偿信号能够
7、使阀杆保持在该位置不移动。两步补偿模型为:()()(),()式中:()为叠加至控制器的输出信号;为当前时刻;为当前时刻控制器的输出信号;为前一时刻控制器的输出信号;为黏滞参数;为符号函数。设计两步补偿法时采用以下假设:模型辨识准确度高;黏滞参数准确度高;整个过程没有噪声,也没有任何干扰。但是,在工业环境中很难严格满足这些条件,限制了这类设计方法的应用。阈值 时间间隔双维度约束方法执行机构装置调节阀的黏滞特性的建模方法主要有种,即机理建模和数据驱动建模。机理建模需要诸如阀杆质量、弹簧系数、静摩擦力、动摩擦力等大量物理参数,并且由于执行机构装置的不同,这些参数也不相同,制约了其广泛的应用和推广。大
8、数据的分析、处理技术,推动了基于数据驱动的控制阀黏滞特性建模方法的迅速发展。数据驱动建模成为了目前执第 卷行机构装置黏滞特性研究的主要方法。引入对应阀门(挡板)开度的介质流量信号无论是电动还是气动执行机构装置,都不可避免地存在黏滞区和死区。执行机构装置的整个黏滞现象不仅局限于执行机构,还包含了执行机构至阀门(挡板)的连接部件,而连接部件的黏滞现象往往要比执行机构的更加明显。执行机构装置黏滞有非线性和时变特征,需要根据在线检测的黏滞量实时进行补偿,以适应随负荷和阀门(挡板)磨损的变化。因此,补偿方案中除了引入执行机构的位置反馈信号外,还应引入对 应 阀 门(挡 板)开 度 的 介 质 流 量 信
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一种 针对 执行机构 装置 特性 自适应 补偿 改进 方法 马晓春
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。