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专利号: 2021100950860
申请人: 南京机电职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.带有压力补偿的流量控制阀的流量高精度控制方法,具体步骤如下,其特征在于:步骤1:获取比例阀实验数据,通过比例阀测试试验台测试不同压力下,流量阀芯线圈电流及所对应的阀芯位移,流量阀芯所对应的阀芯压力,压力补偿阀芯线圈电流及所对应的压力值;

步骤2:设计流量控制阀的位置环PID,基于步骤1获得流量阀芯线圈电流及所对应的阀芯位移关系后,将指令信号作为输入设定值,流量阀芯位移作为测量值,进行PID运算,得到线圈电流输出值;

步骤2中设计流量控制阀的位置环PID的过程表示为:

将流量控制阀的指令信号U(t)作为输入,将阀芯位移标定后的数据x(t)作为测量值,计算指令信号和标定后位移的偏差err1(t):err1(t)=U(t)‑x(t)                    (1)通过流量控制阀的位置环PID运算,得到位置环阀芯线圈的电流输出I(t):式中,k是比例系数,Ti是积分时间,Td是微分时间,通过调试k,Ti,Td得到流量控制阀的位置环PID;

步骤3:设计流量控制阀的压力补偿环PID,基于步骤1获得流量阀芯及所对应的压力关系后,将流量阀芯位移作为输入设定值,压力作为测量值,进行PID运算,得到压力补偿阀芯线圈电流输出值;

步骤3中设计流量控制阀的压力补偿环PID的过程表示为:

将流量阀芯位移信号x(t)作为输入,将压力值标定后的数据p(t)作为测量值,计算指令信号和标定后位移的偏差err2(t):err2(t)=x(t)‑p(t)                  (3)通过压力补偿环PID运算,得到压力补偿阀芯线圈的电流输出I1(t):式中,k1是比例系数,T1是积分时间,T1是微分时间,通过调试k1,T1,T1得到压力补偿环PID;

步骤4:多回路流量及压力控制阀PID,将位置环PID作为前级PID控制,压力补偿环PID作为后级PID控制,组成多回路流量及压力控制阀PID;

步骤5:训练极限学习机:将流量阀芯位移与指令偏差、压力补偿阀芯位移与压力偏差作为输入,流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流输出值作为输出训练ELM控制模型;

步骤5中训练极限学习机控制模型的过程表示为:

步骤5.1分别将流量阀芯位移与指令信号、压力补偿阀芯位移与压力信号进行等量程的标定,标定数据后求得流量阀芯位移与指令信号的偏差x1、压力补偿阀芯位移与压力信号偏差x2,并通过实验得到对应的流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流输出y;

步骤5.2再初始化极限学习机输入权重Wi,i=1,2,...,L和偏置bi,i=1,2,...,L,L是隐含层的节点数;

步骤5.3将偏差数据xi,i=1,2为网络输入,建立各个参数与输入向量、输出向量的关系:其中,βj是输出权重,f(·)是激活函数,y为网络阀芯位移量输出;

步骤5.4通过损失函数求解极限学习机各个参数,损失函数表达式为:式中,I1j是第j个样本所对的实测值,m是检测的样本数量,可令网络输出值y直接等于流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流,最终获得极限学习机的输入权重、偏置和输出权重,得到训练完成的ELM控制模型;

步骤6:设计多回路PID及极限学习机控制的压力补偿流量控制方法,将多回路流量及压力控制阀PID作为主控制,极限学习机控制模型作为辅助控制,补偿控制目标与实际之间的测量误差;

步骤6中设计多回路PID及极限学习机控制的压力补偿流量控制方法的过程可以表示为:将多回路流量及压力控制阀PID作为主控制,ELM控制模型作为辅助控制,分别将ELM控制模型的流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流输出叠加到多回路流量及压力控制阀PID的流量阀芯线圈和压力补偿阀芯线圈电流输出中,获得多回路PID及极限学习机控制的压力补偿流量控制。