CN105233363A - 高精度蠕动泵控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度蠕动泵控制方法，涉及自动化控制领域，通过对采集到的角速度值进行补偿，能够有效的克服偶然因数引起的波动干扰，为后续的数据处理提供了准确的角速度采集单元值。然后通过计算角速度值补偿参数对采集到的角速度值进行补偿，由于传统的蠕动泵控制系统采集到的角速度值偏差大且动态响应性差，对角速度变化的趋势缺乏考虑，因此必须对角速度值进行补偿，采用本技术方案获取的角速度值补偿参数及补偿方式，能够动态的根据采集到的角速度值及角速度变化趋势对采集到的角速度值进行补偿，从而能够准确预判角速度调节量，提高了蠕动泵控制的准确性及稳定性。

Description

高精度蠕动泵控制方法

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种高精度蠕动泵控制方法。

背景技术

蠕动泵由于其无污染、精度高、密封性好等优点，被广泛应用于血液净化设备中。常规的蠕动泵控制系统仅能对蠕动泵运转一周的累计速度进行调节，不能实现蠕动泵角速度的调节。

传统的蠕动泵受结构限制，泵在运转到不同角度时，所受的阻力不一致，导致其转速不是很稳定，所以泵在运作时会产生一个脉冲流，使管路内的压力变化较大，使蠕动泵产生的脉冲流，同时出现回流现象，影响泵管内压力和流量的稳定性，容易超出血液净化设备的报警线，同时影响病人治疗的舒适性。现有的蠕动泵控制系统根据采集到的蠕动泵转速叠加预设的控制信号量进行控制，而基本上并未对采集的数据进行处理，导致蠕动泵的控制存在延迟高、响应慢、适应能力差和稳定性不高的缺点，近年来在实际的测量和控制中，如何保证蠕动泵实时的精准控制是急待解决的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对蠕动泵的角速度进行精准调节的控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种高精度蠕动泵控制方法，采用蠕动泵控制系统进行控制，所述蠕动泵控制系统包括控制电路、电机驱动电路、位置传感器和角速度传感器；所述控制电路的输出端连接所述电机驱动电路的输入端；所述控制电路的第一输入端连接位置传感器的信号输出端；所述控制电路的第二输入端连接角速度传感器的信号输出端；按以下步骤进行：

步骤一、所述控制电路输出一个固定的控制信号量给所述电机驱动电路控制所述蠕动泵转动；所述位置传感器记录所述蠕动泵泵轴的圆周位置并将数据传给所述控制电路，所述角速度传感器测出所述蠕动泵泵轴在各圆周位置上对应的角速度值并将数据传给所述控制电路,从而得出所述蠕动泵泵轴各圆周位置的目标角速度值；完成后执行下一个步骤；

步骤二、所述控制电路输出控制信号量给所述电机驱动电路控制所述蠕动泵转动；所述控制电路通过所述位置传感器和角速度传感器采集所述蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值；完成后执行下一个步骤；

步骤三、所述控制电路对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿；完成后执行下一个步骤；

步骤四、所述控制电路根据补偿后的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值，控制所述蠕动泵转动，直到所述蠕动泵的泵轴各圆周位置均达到步骤一得到的目标角速度值；

步骤三中所述控制电路对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿按以下步骤执行：

S1、设定采集到的泵轴各圆周位置的实际角速度值为Q_t，所述t为正整数；

S2、获取有效角速度值数列；

设定有效判断值为P_a，设定判断阈值为R；计算P_a＝Q_a-Q_a-1得到P_a；判断是否P_a≥R，当P_a≥R时，将Q_a删除；当P_a＜R时，将Q_a存入有效角速度值数列中；2≤a≤t且a为整数；所述R＞0；设定所述有效角速度值数列为{M_b}，所述b为正整数；

S3、计算角速度补偿参数；

设定所述角速度补偿参数为N_c，计算得到角速度补偿参数N_c；所述M_c∈{M_b}且c≥3、c为整数；

S4、对{M_c}进行补偿；

设定补偿后的角速度值为Z_c，计算 $Z_c=\left\{\begin{array}{ccccc}{M}_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c& if& M_{C-1}-M_{c-2}=0& & \\ M_c& if& M_C-M_{c-1}=0& & \end{array}\right.$ 得到补偿后的泵轴各圆周位置的实际角速度值Z_c。

采用以上技术方案，对采集到的角速度值进行补偿，能够有效的克服偶然因数引起的波动干扰，为后续的数据处理提供了准确的角速度采集单元值。然后通过计算角速度值补偿参数对采集到的角速度值进行补偿，由于传统的蠕动泵控制系统采集到的角速度值偏差大且动态响应性差，对角速度变化的趋势缺乏考虑，因此必须对角速度值进行补偿，采用本技术方案获取的角速度值补偿参数及补偿方式，能够动态的根据采集到的角速度值及角速度变化趋势对采集到的角速度值进行补偿，从而能够准确预判角速度调节量，提高了蠕动泵控制的准确性及稳定性。

较佳的，所述位置传感器安装在所述蠕动泵的电机输出轴上，以便更好的进行测速。

较佳的，所述位置传感器安装在所述蠕动泵的泵轴上，以便更好的进行测速。

本发明的有益效果是：本发明能够快速调节蠕动泵的转动速度，使得蠕动泵转动的速度稳定，使用时不易出现回流现象，由于保持蠕动泵的转速稳定，减小了蠕动泵的损耗,提高了蠕动泵的寿命。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的蠕动泵控制系统的电路原理示意图。

图2是本发明一具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种蠕动泵控制系统包括控制电路1、电机驱动电路2、位置传感器3和角速度传感器4；所述控制电路1的输出端连接所述电机驱动电路2的输入端；所述控制电路1的第一输入端连接位置传感器3的信号输出端；所述控制电路1的第二输入端连接角速度传感器4的信号输出端。

如图2所示，一种高精度蠕动泵控制方法，采用蠕动泵控制系统按以下步骤进行：

步骤一、所述控制电路1输出一个固定的控制信号量给所述电机驱动电路2控制所述蠕动泵转动；所述位置传感器3记录所述蠕动泵泵轴的圆周位置并将数据传给所述控制电路1，所述角速度传感器4测出所述蠕动泵泵轴在各圆周位置上对应的角速度值并将数据传给所述控制电路1,从而得出所述蠕动泵泵轴各圆周位置的目标角速度值；完成后执行下一个步骤。

步骤二、所述控制电路1输出控制信号量给所述电机驱动电路2控制所述蠕动泵转动；所述控制电路1通过所述位置传感器3和角速度传感器4采集所述蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值；完成后执行下一个步骤。

步骤三、所述控制电路1对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿；完成后执行下一个步骤。

步骤四、所述控制电路1根据补偿后的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值，控制所述蠕动泵转动，当蠕动泵转速过快时，则控制电路1控制蠕动泵减慢速度，当蠕动泵转速过慢时，则控制电路1控制蠕动泵加快转动，直到所述蠕动泵的泵轴各圆周位置均达到步骤一所述的目标角速度值。

步骤三中所述控制电路1对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿按以下步骤执行：

S1、设定采集到的泵轴各圆周位置的实际角速度值为Q_t，所述t为正整数；

S2、获取有效角速度值数列；

设定有效判断值为P_a，设定判断阈值为R；计算P_a＝Q_a-Q_a-1得到P_a；判断是否P_a≥R，当P_a≥R时，将Q_a删除；当P_a＜R时，将Q_a存入有效角速度值数列中；2≤a≤t且a为整数；所述R＞0；设定所述有效角速度值数列为{M_b}，所述b为正整数。所述有效角速度值数列中至少采集有4个有效角速度值；所述有效角速度值数列中采集到的第一个有效角速度值为M₁，第二个采集到的有效值为M₂，…第b个采集到的有效角速度值为M_b。本方案从第二个采集角速度值Q₂开始即排除干扰信号造成的突变压力数据，滤除了环境的影响，保证了采集的数据精度及有效性。

S3、计算角速度补偿参数；

设定所述角速度补偿参数为N_c，计算得到角速度补偿参数N_c；所述M_c∈{M_b}且c≥3、c为整数；

S4、对{M_c}进行补偿；

设定补偿后的角速度值为Z_c，计算 $Z_c=\left\{\begin{array}{ccccc}{M}_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c& if& M_{C-1}-M_{c-2}=0& & \\ M_c& if& M_C-M_{c-1}=0& & \end{array}\right.$ 得到补偿后的泵轴各圆周位置的实际角速度值Z_c。以上方案中，当M_C-1-M_c-2＞0且M_C-M_c-1＞0，则蠕动泵转速为持续上升期，当M_C-1-M_c-2＞0且M_C-M_c-1＜0，则蠕动泵转速受影响下降，当M_C-1-M_c-2＜0且M_C-M_c-1＜0，则蠕动泵转速为持续下降期，当M_C-1-M_c-2＜0且M_C-M_c-1＞0，则蠕动泵转速因阻力减小而上升，当M_C-1-M_c-2＝0或M_C-M_c-1＝0时，蠕动泵转速处于稳定期。以上方案根据蠕动泵转速处于不同的趋势，采取相应的补偿方式，避免了错误的进行压力补偿，提高了蠕动泵转速控制精度，能够动态的对蠕动泵进行控制。

本实施例中，所述位置传感器3安装在所述蠕动泵的电机输出轴上。当然，所述位置传感器3还可以安装在所述蠕动泵的泵轴上。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高精度蠕动泵控制方法，采用蠕动泵控制系统进行控制，所述蠕动泵控制系统包括控制电路(1)、电机驱动电路(2)、位置传感器(3)和角速度传感器(4)；所述控制电路(1)的输出端连接所述电机驱动电路(2)的输入端；所述控制电路(1)的第一输入端连接位置传感器(3)的信号输出端；所述控制电路(1)的第二输入端连接角速度传感器(4)的信号输出端；其特征在于按以下步骤进行：

步骤一、所述控制电路(1)输出一个固定的控制信号量给所述电机驱动电路(2)控制所述蠕动泵转动；所述位置传感器(3)记录所述蠕动泵泵轴的圆周位置并将数据传给所述控制电路(1)，所述角速度传感器(4)测出所述蠕动泵泵轴在各圆周位置上对应的角速度值并将数据传给所述控制电路(1),从而得出所述蠕动泵泵轴各圆周位置的目标角速度值；完成后执行下一个步骤；

步骤二、所述控制电路(1)输出控制信号量给所述电机驱动电路(2)控制所述蠕动泵转动；所述控制电路(1)通过所述位置传感器(3)和角速度传感器(4)采集所述蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值；完成后执行下一个步骤；

步骤三、所述控制电路(1)对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿；完成后执行下一个步骤；

步骤四、所述控制电路(1)根据补偿后的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值，控制所述蠕动泵转动，直到所述蠕动泵的泵轴各圆周位置均达到步骤一得到的目标角速度值；

步骤三中所述控制电路(1)对采集到的蠕动泵泵轴各圆周位置的实际角速度值进行补偿按以下步骤执行：

S1、设定采集到的泵轴各圆周位置的实际角速度值为Q_t，所述t为正整数；

S2、获取有效角速度值数列；

设定有效判断值为P_a，设定判断阈值为R；计算P_a＝Q_a-Q_a-1得到P_a；判断是否P_a≥R，当P_a≥R时，将Q_a删除；当P_a＜R时，将Q_a存入有效角速度值数列中；2≤a≤t且a为整数；所述R＞0；设定所述有效角速度值数列为{M_b}，所述b为正整数；

S3、计算角速度补偿参数；

设定所述角速度补偿参数为N_c，计算得到角速度补偿参数N_c；所述M_c∈{M_b}且c≥3、c为整数；

S4、对{M_c}进行补偿；

设定补偿后的角速度值为Z_c，计算 $Z_c=\left\{\begin{array}{ccccc}{M}_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}>0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c+\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}<0\\ M_c-\left|N_c\right|& if& M_{C-1}-M_{c-2}<0& and& M_C-M_{c-1}>0\\ M_c& if& M_{C-1}-M_{c-2}=0& & \\ M_c& if& M_C-M_{c-1}=0& & \end{array}\right.$ 得到补偿后的泵轴各圆周位置的实际角速度值Z_c。

2.如权利要求1所述的高精度蠕动泵控制方法，其特征在于：所述位置传感器(3)安装在所述蠕动泵的电机输出轴上。

3.如权利要求1所述的高精度蠕动泵控制方法，其特征在于：所述位置传感器(3)安装在所述蠕动泵的泵轴上。