CN108931336A - 一种高稳定性压力控制算法 - Google Patents

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姜祝
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杜光宇
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王慧龙
闫磊
戴宜霖
焦鑫鑫
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Abstract

本发明属于压力计量校准技术领域，具体涉及一种高稳定性压力控制算法。包括以下步骤：检测设备标准压力源波形，根据设备标准压力源幅度浮动范围，分别设定0.2MPa、10MPa、40MPa和70MPa的上限阈值和下限阈值；实时监测标准压力源压力值，根据当前压力值按照下面的步骤判决量程。本发明通过在压力控制算法中使用2个量程判决阈值代替单一量程判决阈值，能够有效解决量程反复切换的问题，有效准确判决量程，降低量程切换频率，极大提高标准压力源的稳定性。

Description

一种高稳定性压力控制算法
技术领域
本发明属于压力计量校准技术领域，具体涉及一种高稳定性压力控制算法。
背景技术
高压气体校准装置主要用于高压气体压力仪表现场校准，实现压力传感器的原位校准、在线校准、现场校准。为了实现测量精度要求，设备需要提供高稳定性标准压力源，并使用压力调节和控制机构进行高压气体的调节和控制，并用双级调压方式，通过变容积压力调节控制技术实现高压气体压力的精确调节控制，其中压力调节和控制机构主要由调压阀、变容积压力调节器、伺服机构、压力传感器、管路阀门、压力容器、以及消声器等组成。
为了满足高压气体压力仪表现场校准的要求，高压气体校准装置以自动化控制技术为基础，实现自动化控制。设备主要通过自动控制系统及标准压力传感器自动采集当前标准压力源的压力，并通过压力控制算法自动调节和控制调压阀、变容积压力调节器、伺服机构，将标准压力源的压力自动调节至预设的压力值。因此，一种适合本系统特性的高稳定压力控制算法对实现高压气体压力的精确调节控制至关重要。
为了提高高压气体校准装置的测量精度，设备设置0.2MPa～10.0MPa、10.0MPa～40.0MPa、40.0MPa～70.0MPa三个量程，设备自动控制系统通过采集标准压力源的压力自动切换三个量程，并选择相应的标准传感器。图1是标准压力设置至40MPa时的压力波形示意图，如图所示，如果自动控制系统以40MPa的压力值为阈值，当压力值大于40MPa时，量程切换至40.0MPa～70.0MPa，并选择70MPa量程压力传感器，当压力值小于40MPa时，量程切换至10.0MPa～40.0MPa，并选择40MPa量程压力传感器。如图1中t1～t2时刻范围内，标准压力源的压力是在一定幅度范围内浮动变化的，所以主动控制系统将不停地在10.0MPa～40.0MPa和40.0MPa～70.0MPa两个量程之间进行反复切换，对标准压力源的稳定性造成一定的影响。
为了有效抑制量程反复切换对标准压力源稳定性的影响，必须对压力控制算法进行改进，以提高标准压力源的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种高稳定性压力控制算法，以提高设备标准压力源压力的稳定性。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种高稳定性压力控制算法，包括以下步骤：
步骤一：检测设备标准压力源波形，根据设备标准压力源幅度浮动范围，分别设定0.2MPa、10MPa、40MPa和70MPa的上限阈值和下限阈值；
步骤二：实时监测标准压力源压力值，根据当前压力值按照下面的步骤判决量程，以40MPa为例，量程判决步骤如下：
(1)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(2)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa上限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(3)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(4)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(5)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa下限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(6)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa。
本发明所取得的有益效果为：
本发明通过在压力控制算法中使用2个量程判决阈值代替单一量程判决阈值，能够有效解决量程反复切换的问题，有效准确判决量程，降低量程切换频率，极大提高标准压力源的稳定性。
附图说明
图1为压力波形示意图；
图2为压力量程切换示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图2所示，图中使用上限阈值、下限阈值2个量程判决阈值代替40MPa单一量程判决阈值，以40MPa为例，量程判决步骤如下：
步骤一：检测设备标准压力源波形，根据设备标准压力源幅度浮动范围，分别设定0.2MPa、10MPa、40MPa、70MPa的上限阈值和下限阈值；
步骤二：实时监测标准压力源压力值，根据当前压力值按照下面的步骤判决量程，以40MPa为例，量程判决步骤如下：
(1)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(2)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa上限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(3)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(4)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(5)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa下限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(6)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa。
以图2中压力波形为例，对量程进行判决，其量程切换步骤如下：
(1)在0～t1时间范围内，标准压力源压力小于40MPa下限阈值，量程为(10～40)MPa；
(2)在t1～t2时间范围内，量程开始时为(10～40)MPa，标准压力源压力大于40MPa下限阈值且小于40MPa上限阈值，量程保持为(10～40)MPa；
(3)在t2～t3时间范围内，量程开始时为(10～40)MPa，标准压力源压力大于40MPa上限阈值，量程更换为(40～70)MPa；
(4)在t3～t4时间范围内，量程开始时为(40～70)MPa，标准压力源压力大于40MPa下限阈值且小于40MPa上限阈值，量程保持为(40～70)MPa；
(5)在大于t4时间范围内，量程开始时为(40～70)MPa，标准压力源压力小于40MPa下限阈值，量程更换为(10～40)MPa。
从上述过程可以看出，只要标准压力的压力浮动范围在下限阈值和上限阈值范围内，压力控制算法即可解决量程反复切换的问题。

Claims (1)

1.一种高稳定性压力控制算法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：检测设备标准压力源波形，根据设备标准压力源幅度浮动范围，分别设定0.2MPa、10MPa、40MPa和70MPa的上限阈值和下限阈值；
步骤二：实时监测标准压力源压力值，根据当前压力值按照下面的步骤判决量程，以40MPa为例，量程判决步骤如下：
(1)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(2)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa上限阈值时，量程为(10～40)MPa；
(3)当量程为(10～40)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(4)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa上限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(5)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力大于40MPa下限阈值时，量程为(40～70)MPa；
(6)当量程为(40～70)MPa时，当标准压力源压力小于40MPa下限阈值时，量程为(10～40)MPa。
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