CN109765943A - 一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法，属于阀门控制技术领域，包括参数设置模块、信号输入模块、脉冲连续复合信号生成模块和信号输出模块。该方法可以弥补由于电动调节阀自身结构特点造成的调节精度不够的问题，可以使阀门在小范围调节时，克服空程差与阀门精度不足造成的缺陷，使阀门控制达到更好的控制效果，尤其在阀门本身空程差较大(响应分辨率不高)的情况下，可以改善和提高阀门精度特性，提高加热装置温度控制效果。

Description

一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法

技术领域

本发明属于阀门控制技术领域，具体涉及一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法。

背景技术

目前，在采用燃气或燃油为介质进行加热的装置，用于调节燃气或燃油流量大小的电动调节阀由于线性特性不好以及阀门空程差的问题，当需要阀门微调时，会存在阀门不动作或者阀门位置与目标存在较大偏差的现象，此时如果阀门开度控制器依然按照传统的连续控制方法，在温度调节上往往会出现大的超调，甚至会出现温度大范围的连续振荡；如果采用典型脉冲间断控制方式，在烧嘴附近又会有较大的温度波动，并且经常会在灭火和点火之间频繁切换，减少阀门使用寿命。

为了克服调节阀调节精度不够，温度控制精准度差的问题，本申请提供一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置，包括参数设置模块、信号输入模块、脉冲连续复合信号生成模块和信号输出模块，其中：

所述参数设置模块：用于设置被控电动调节阀的特征参数，并将设定的特征参数传输至所述信号输入模块和脉冲连续复合信号生成模块；所述特征参数包括动作时间、线性调节区域、阀门流量特性；

所述信号输入模块：采集外界控制信号，根据所述特征参数对所述控制信号进行初步判断，判断所述控制信号是否位于阀门有效调节区域，得到阀门开度信号，并设置相关特性标志位，然后将阀门开度信号和标志位输入到脉冲连续复合信号生成模块；

所述脉冲连续复合信号生成模块：接收所述参数设置模块发送的特征参数和所述信号输入模块发送的阀门开度信号和标志位，对所述阀门开度信号、标志位和特征参数进行综合判断，针对不同类型的阀门，得到相对应的脉冲连续复合信号，将所述脉冲连续复合信号传输到所述信号输出模块；

所述信号输出模块：接收所述脉冲连续复合信号生成模块发送的脉冲连续复合信号，将得到的脉冲连续复合信号通过通讯接口输出到电动调节阀进行实际控制。

本发明的另一目的在于提供一种如权利要求1所述的的加热炉燃料阀门脉冲优化控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1001：启动装置；

步骤1002：通过所述参数设置模块输入相关参数，根据阀门铭牌设置被控电动调节阀的动作时间、阀门流量特性、线性调节区域；

步骤1003：对参数合理性进行判断，若参数有效则进行步骤1004，若参数无效跳至步骤1005；

步骤1004：将相关参数输入到所述脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1005：若参数输入不合理，进行报警，提示输入正确参数；

步骤1006：外部阀门控制信号通过所述信号输入模块输入到所述控制装置中；

步骤1007：判断外部信号是否有效，若外部信号无效则跳至步骤1014，若输出信号有效跳至步骤1008；

步骤1008：判断阀门信号是否位于阀门有效调节区域，若在有效调节区域运行步骤1009，反之跳至步骤1010；

步骤1009：设置有有效调节区域标志位为0；

步骤1010：判断阀门是否位于小开度情况，若为小开度情况，运行步骤1011，反之运行步骤1012；

步骤1011：设置有有效调节区域标志位为-1；

步骤1012：设置有有效调节区域标志位为1；

步骤1013：将阀门开度信号和标志位输出到脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1014：产生报警信号，并保持上一周期阀门开度；

步骤1015：读取设置的阀门参数与输入信号以及标志位；

步骤1016：判断阀门是否指直线流量特性阀，若是线性调节阀运行步骤1017，反之跳转至1020；

步骤1017：根据标志位判断阀门是否位于有效调节区域，若是，运行步骤1018，若不是，跳至步骤1020；

步骤1018：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝3％设置脉冲幅值b，c；

步骤1019：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝3T，占空比50％；

步骤1020：判断阀门是否工作在小开度区域，若是，运行步骤1021，反之运行步骤1023；

步骤1021：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0设置脉冲幅值b，c；步骤1022：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1023：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1024：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1025：判断阀门是否工作在小开度区域，若是运行步骤1026，若否，跳转至步骤步骤1028；步骤1026：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，设置脉冲幅值b，c；

步骤1027：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1028：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1029：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1030：将生成的脉冲信号发送至阀门调节装置；

步骤1030：一个控制周期后跳转至步骤1006，循环执行。

优选地，所述对参数合理性进行判断的依据为线性调节区域范围是否在15％-85％之间。

本发明提供的加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法可以弥补由于电动调节阀自身结构特点造成的调节精度不够的问题，可以使阀门在小范围调节时，克服空程差与阀门精度不足造成的缺陷，使阀门控制达到更好的控制效果，尤其在阀门本身空程差较大(响应分辨率不高)的情况下，可以改善和提高阀门精度特性，提高加热装置温度控制效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置的整体结构框图；

图3为本发明一种实施例的参数设置模块流程图；

图4为本发明一种实施例的信号输入模块流程图；

图5为本发明一种实施例的脉冲连续复合信号生成模块流程图；图5由图5(a)和图5(b)两部分组成；

其中，图5(a)中的A1端与图5(b)中的A1端连接在一起、B1端与图5(b)中的B1端连接在一起；

图6为本发明一种实施例的阀门输入输出特性曲线；

图7为本发明一种实施例的脉冲连续复合控制信号输出曲线；

图8为本发明一种实施例的脉冲连续复合控制阀门输出曲线；

图9为本发明一种实施例的脉冲连续复合控制阀门输出简化曲线；

图10为本发明一种实施例的脉冲连续复合控制阀门对应流量变化曲线；

图11为本发明一种实施例的运行流程图，图11由图11(a)、图11(b)、图11(c)和图11(d)四部分组成；

其中，图11(a)中的A2端与图11(b)中的A2端连接在一起、B2端与图11(c)中的B2端连接在一起，C2端与图11(c)中的C2端连接在一起；图11(b)中的D2端与图11(c)中的D2端连接在一起；图11(c)中的E2端与图11(d)中的E2端连接在一起、F2端与图11(d)中的F2端连接在一起。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明提供了一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置与方法，将装置的输入端连接到阀门给定输入，装置输出端连接到阀门实际输入，在装置中通过连续控制与脉冲控制相结合的方式进行阀门开度控制。当设定阀门开度后，该信号输入到阀门，此时阀门实际开度可能不变或者与设定值存在偏差，未达到控制要求，在此基础上根据阀门的相关特性，我们采用脉冲连续复合控制控制，使阀门开度在控制线上下进行脉冲控制，即在当前阀门开度设置基础上，给阀门一个向上的脉冲信号，一段时间后，给阀门一个向下的脉冲信号，如此周期控制。

如图2所示，该装置具体包括参数设置模块、信号输入模块、脉冲连续复合信号生成模块和信号输出模块，其中：

参数设置模块：用于设置被控电动调节阀的特征参数，并将设定的特征参数传输至信号输入模块和脉冲连续复合信号生成模块；特征参数包括动作时间、线性调节区域、阀门流量特性；

信号输入模块：采集外界控制信号，根据特征参数对控制信号进行初步判断，判断控制信号是否位于阀门有效调节区域，得到阀门开度信号，并设置相关特性标志位，然后将阀门开度信号和标志位输入到脉冲连续复合信号生成模块；

脉冲连续复合信号生成模块：接收参数设置模块发送的特征参数和信号输入模块发送的阀门开度信号和标志位，对阀门开度信号、标志位和特征参数进行综合判断，针对不同类型的阀门，得到相对应的脉冲连续复合信号，将脉冲连续复合信号传输到信号输出模块；

信号输出模块：接收脉冲连续复合信号生成模块发送的脉冲连续复合信号，将得到的脉冲连续复合信号通过通讯接口输出到电动调节阀进行实际控制。

如图11所示，本实施例提供的加热炉燃料阀门脉冲优化控制方法包括以下步骤：

步骤1001：启动装置；

步骤1002：通过参数设置模块输入相关参数，根据阀门铭牌设置被控电动调节阀的动作时间、阀门流量特性、线性调节区域；

步骤1003：对参数合理性进行判断，若参数有效则进行步骤1004，若参数无效跳至步骤1005；本实施例对参数合理性进行判断的依据为线性调节区域范围是否在15％-85％之间；

步骤1004：将相关参数输入到脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1005：若参数输入不合理，进行报警，提示输入正确参数；

步骤1006：外部阀门控制信号通过信号输入模块输入到控制装置中；

步骤1007：判断外部信号是否有效，若外部信号无效则跳至步骤1014，若输出信号有效跳至步骤1008；

步骤1008：判断阀门信号是否位于阀门有效调节区域，若在有效调节区域运行步骤1009，反之跳至步骤1010；

步骤1009：设置有有效调节区域标志位为0；

步骤1010：判断阀门是否位于小开度情况，若为小开度情况，运行步骤1011，反之运行步骤1012；

步骤1011：设置有有效调节区域标志位为-1；

步骤1012：设置有有效调节区域标志位为1；

步骤1013：将阀门开度信号和标志位输出到脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1014：产生报警信号，并保持上一周期阀门开度；

步骤1015：读取设置的阀门参数与输入信号以及标志位；

步骤1016：判断阀门是否指直线流量特性阀，若是线性调节阀运行步骤1017，反之跳转至1020；

步骤1017：根据标志位判断阀门是否位于有效调节区域，若是，运行步骤1018，若不是，跳至步骤1020；

步骤1018：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝3％设置脉冲幅值b，c；

步骤1019：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝3T，占空比50％；

步骤1020：判断阀门是否工作在小开度区域，若是，运行步骤1021，反之运行步骤1023；

步骤1021：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0设置脉冲幅值b，c；步骤1022：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1023：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1024：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1025：判断阀门是否工作在小开度区域，若是运行步骤1026，若否，跳转至步骤步骤1028；步骤1026：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，设置脉冲幅值b，c；

步骤1027：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1028：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1029：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1030：将生成的脉冲信号发送至阀门调节装置；

步骤1030：一个控制周期后跳转至步骤1006，循环执行。

下面通过具体实施例对本申请提供的加热炉燃料阀门脉冲优化控制方法做进一步地的说明。

如图1所示，上述方法是建立在有脉冲连续控制装置、电动调节阀组成的装置的基础上进行的，本装置在实际使用过程中，其输入为系统控制器输出的阀门开度，本装置接受理想的阀门开度后，根据实际阀门特性，通过运算得到脉冲连续复合信号，将得到的信号输出给电动调节阀。

如图2所示，为脉冲连续控制阀门装置整体结构框图，本装置包括参数设置模块，信号输入模块，脉冲连续复合信号生成模块，信号输出模块，其中：

参数设置模块用于设置被控电动调节阀的基本参数，包括动作时间，线性调节区域，阀门流量特性。如图3所示，参数输入后，首先判断上述参数设定是否符合实际规则，若参数设置合理，则设定的参数将传输至脉冲连续复合信号生成模块与信号输入模块，若设定参数不合理则提示报警。

信号输入模块采集外界控制信号，对控制信号进行初步判断和相关特性设置，如图4所示，首先判断输入信号是否为有效信号，若外部信号为有效信号进行下一步判断，若外部信号不是有效信号则进行报警，同时本装置保持上一周期的输出。然后判断输入信号是否位于阀门有效调节区域。一般认为阀门开度过小时存在着急剧的流阻，流速，压力变化，此时阀门调节容易产生震荡，经验测定阀门开度在<15％时为小开度工作。阀门开度过大，处于全开或近似全开的非线性饱和工作状态，使调节能力减弱，阀门的变化不会对流量造成明显影响，经验测定阀门开度在>85％时可认为阀门失去调节能力。若阀门位于有效调节区域(阀门开度在15％-85％之间)则有效调节区标志位输出0，阀门在小开度时有效调节区标志位输出-1，阀门在大开度时有效调节区标志位输出1。然后将判断后的控制信号和设置的特征输入到脉冲连续复合信号生成模块。

脉冲连续复合信号生成模块，该模块流程图如图5所示(图5由图5(a)和图5(b)两部分组成)。其具体实施过程如下：如图6所示，虚线为理想调节阀的输入输出特性，理想阀门的输入量与输出量是一致的，实线为存在死区、迟滞的调节阀的输入输出特性，它由死区、迟滞区，滑动跳跃区和移动区四部分组成，当阀门在A位置时，由于死区与迟滞区的作用，在对阀门进行小范围调节时阀门将不会动作，当阀门输入超过死区和迟滞区时，阀门会突然由A位置开度跳至D位置开度，然后继续移动，由于阀门的运动速度不快，阀门在D---E段可能再次出现迟滞现象，此时阀门将只需要克服迟滞，克服迟滞之后，阀门将继续移动。因此阀门在实际运行过程中将出现小范围调节时静止不动，或者先静止不动然后突然跳动的现象。阀门最后的停止位置可能因为迟滞现象或者阀门结构，与设定值之间存在一定的随机误差。

针对以上阀门特性，我们采用阀门迟滞简单模型如式(1)：

式中，x(t)为阀门当前位置，x(t-1)为阀门过去位置，u(t)为控制器当前输出，d为阀门死区以及迟滞大小，由于阀门死区以及迟滞大小一般认为d≤2％，Δe为阀门设定与最终位置的误差。

针对这种情况，为了达到更好的控制效果，本发明提出采用脉冲连续复合控制方式对阀门进行控制，如图7所示，当我们期望阀门给定值为a时，我们采用脉冲连续给定相结合方式，给定一系列复合周期信号，为了跨越阀门死区，阀门脉冲信号的上限和下限c、b应满足式(2)

c-a＝a-b＞d (2)

阀门的流量特性分为直线流量特性，对数流量特性，抛物线流量特性以及快开流量特性等，不同流量特性的阀门的在不同开度流量特性差别较大，阀门处于有效调节范围时阀门控制较为容易，阀门不处在有效调节范围时，阀门控制较为复杂，一般应避免阀门处于有效调节范围之外进行工作，但实际生产中为了节约成本或者由于特殊工况，阀门难免会一定时间内处于非有效调节范围工作。若阀门工作在有效调节区域，其特性较好，反之，阀门控制时容易产生震荡。我们根据不同的阀门流量特性，以及信号输入模块中以得出的阀门有效调节区域标志位，通过经验给出阀门脉冲信号的上限和下限c、b。

当选择直线流量特性调节阀时，阀芯的相对开度变化所引起的流量变化是相等的，其数学表达式为：

式中，q_v为阀门流量；q_max为阀门最大流量；l为阀门开度；L为阀门最大开度；K_v调节阀的放大系数。

调节阀的放大系数K_v不变，对式(3)进行积分得

式中c为积分常数。

已知边界条件：当l＝0时，q_v＝q_min；当l＝L时，q_v＝q_max，将其带入式(4)整理得到：

式中，R＝Qmax/Qmin,为阀能控制的最大与最小流量比,即可调比，

由式(5)可以看出q_v/q_vmax与l/L成直线关系，即阀芯的相对变化引起的流量相对变化是相等的。

但它的流量相对变化量(流量变化量与原流量之比)是不同的，在小开度时，流量相对变化量大，大开度时流量相对变化量小。因此当采用直线流量特性调节阀工作在非有效调节区域时，小开度情况下，阀门微小的变化会使流量的相对变化量产生较大变化，为防止因为阀门较小动作使实际流量产生过大波动，脉冲给定幅值应相对较小，脉冲连续控制信号上下限通过下式给定c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，周期为T₂，其中T₂大于阀门响应时间T的2倍，为达到更好的控制效果，结合现场实际经验，取T₂＝2.2T，占空比为50％，这样既保证了阀门的有效运动，同时也使阀门控制产生的误差尽量减少；大开度情况下，阀门基本处于非线性饱和状态，此时阀门动作对流量影响不大，阀门处于失控状态且补偿作用对流量改变不明显，为了减少阀门动作次数，延长阀门使用寿命，取c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，周期为T₂，结合现场实际经验，取T₂＝4T，占空比为50％；若阀门工作在有效调节区域，此时阀门控制作用较好，为了提高控制精度脉冲幅值应满足c-a＝a-b＞d，结合现场经验取幅值c-a＝a-b＝3％，周期为T₂，取T₂＝3T，占空比为50％。

当选择对数流量特性调节阀时，阀杆的相对开度变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比，其数学表达式为：

从式(6)而看出，调节阀的放大系数K_v是变化的，其随着相对流量变化而改变。

对上式积分并带入边界条件可得

由式(7)可得，q_v/q_vmax与l/L成对数关系，在过程控制的角度来说，调节阀在开度较小时控制平稳，调节阀在开度较大时控制有效，因此为了简化程序复杂度，使装置操作简单，控制更加简洁。在小开度时，脉冲连续控制信号上下限通过如下公式给定c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，周期为T₂，其中T₂大于阀门响应时间T的2倍，为达到更好的控制效果，使控制精度更高，取T₂＝2.2T，占空比为50％；在有效调节区域和大开度时，脉冲连续控制信号上下限通过下式给定c-a＝a-b＝3％，周期为T₂，其中T₂大于阀门响应时间T的2倍，为达到更好的控制效果，使控制精度更高，取T₂＝3T，占空比为50％。

当选择抛物线流量特性调节阀时，抛物线流量特性是指相对流量与阀杆的相对开度成抛物线关系，即相对流量与相对开度成平方关系，其特征介于直线与对数流量特性之间，一般可以用对数流量特性代替。因此其脉冲信号生成规则与对数流量特性相同，即在小开度时，脉冲连续控制信号上下限通过如下公式给定c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，周期为T₂，其中T₂大于阀门响应时间T的2倍，为达到更好的控制效果，取T₂＝2.2T，占空比为50％；在有效调节区域和大开度时，脉冲连续控制信号上下限通过如下公式给定c-a＝a-b＝3％，周期为T₂，取T₂＝3T，占空比为50％。

快开流量特性调节阀在小开度时流量就较大，一般用于迅速开闭的位式控制，本装置不适用于快开流量特性调节阀。

根据图6阀门特性，当阀门按照如图7的复合信号给定后，阀门实际输出曲线如图8所示，阀门理想开度为a。在一个给定周期T₂中：0～T₁时刻，由于阀门的死区和迟滞特性，在阀门得到输入信号后，开始阀芯不动作，在跨越死区和迟滞区后，阀芯移动，此时由于阀门的迟滞作用，阀门可能出现跳变。之后，阀门跟随设定到达给定值，之后阀门终止动作，终止位置可能与设定值存在一个随机误差Δe，直到T₁时刻阀芯静止不动；T₁～T₂时刻，阀门输入由c变为b，同样由于死区和迟滞作用，阀芯开始不动，当阀芯跨越死区和迟滞区后，开始动作，由于阀门的迟滞作用，阀门可能出现跳变，同时在阀门向给定开度运行时，同样因为迟滞作用，阀门开度也可能出现跳变。实际使用中，阀门跳变的幅度相对较小，因此阀门迟滞区对阀门开度影响相对与死区现象对流量影响较小，为了简化运算我们将迟滞区特性融合到死区特性中，并忽略调节作用时的迟滞跳变现象，图8的阀门实际输出曲线可以近似为图9的曲线，图中0<t≤t₁时间段为阀芯跨越死区所需时间，在此阶段阀芯不动作；t₁<t≤t₂时间段为阀门响应时间，此时阀门由初始位置向目标值运动；t₂<t≤T₁为阀门保持开度时间，由于阀门迟滞以及阀门惯性等因素影响，阀门终止位置与设定值之间会存在一定的随机误差Δe；T₁<t≤t₃时间段为阀门反向运动时跨越死区所需时间，此阶段阀芯不动作；t₃<t≤t₄时间段为阀门移动时间，此时阀门由初始位置向目标值运动；t₄<t≤T₂为阀门保持开度时间。

阀门输出特性如式(8)：

公式中，b为复合给定下限，c为复合给定上限，Δe为随机误差，k₁、k₂为阀门随时间移动的斜率，b₁、b₂为阀门随时间移动函数的截距。

其中：0<t≤t₁时间段为阀芯跨越死区所需时间，在此阶段阀芯不动作，阀门开度为b+Δe；t₁<t≤t₂时间段为阀门响应时间，此时阀门由初始位置向目标值运动；t₂<t≤T₁时间段为阀门保持开度时间，由于阀门迟滞以及阀门惯性等因素影响，阀门终止位置与设定值之间会存在一定的随机误差Δe，阀门开度保持为c+Δe；T₁<t≤t₃时间段为阀芯反向运动时，跨越死区所需时间，此阶段阀芯不动作；t₃<t≤t₄时间段为阀门响应时间，此时阀门由初始位置向目标值运动；t₄<t≤T₂为阀门保持开度时间。

阀门的流量特性分为快开流量特性，直线流量特性，抛物线流量特性以及对数流量特性等，由于本发明中阀门开度在小范围变化，此时阀门流量特性可以近似为线性关系，如式(9)

q＝k·l (9)

对应阀门流量变化与时间特性曲线如图10所示，与阀门开度对应时间关系类似，流量随时间变化同样分为6段，每段具体含义为：0<t≤t₁时间段流量保持不变；t₁<t≤t₂时间段流量随阀门开度变化而改变；t₂<t≤T₁时间段流量稳定；T₁<t≤t₃时间段由于阀芯没有动作，流量继续保持不变，t₃<t≤t₄时间段流量随阀门开度变化而改变。t₄<t≤T₂时间段流量再次稳定。利用式(8)与式(9)得到瞬时流量公式(10)：

公式中：q_b、q_c分别为b、c开度下对应流量，Δe_f为由于阀门开度误差造成的流量误差，k_f1、k_f2为在阀门线性变化时流量随变化斜率，b_f1、b_f2为流量线性变化截距。

对式(10)在nT₂时间段取积分得式(11)

由于阀门往复运动的对称性，阀门正向跨越死区和反向跨越死区的特性可以看做对称的，因此代入t₁＝t₃-T₁，t₂-t₁＝t₄-t₃，T₁-t₂＝T₂-t₄，k_f1+k_f2＝0化简式(11)得式(12)：

其中由于Δe为随机误差，即所以式(12)约等于式(13)

因此，通过脉冲连续复合控制的阀门一段时间内通过的流量可以近似于理想开度下的流量，从而该方法具有良好的效果。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置，其特征在于，包括参数设置模块、信号输入模块、脉冲连续复合信号生成模块和信号输出模块，其中：

所述参数设置模块：用于设置被控电动调节阀的特征参数，并将设定的特征参数传输至所述信号输入模块和脉冲连续复合信号生成模块；所述特征参数包括动作时间、线性调节区域、阀门流量特性；

所述信号输入模块：用于采集外界控制信号，根据所述特征参数对所述控制信号进行初步判断，判断所述控制信号是否位于阀门有效调节区域，得到阀门开度信号，并设置相关特性标志位，然后将阀门开度信号和标志位输入到脉冲连续复合信号生成模块；

所述脉冲连续复合信号生成模块：用于接收所述参数设置模块发送的特征参数和所述信号输入模块发送的阀门开度信号和标志位，对所述阀门开度信号、标志位和特征参数进行综合判断，针对不同类型的阀门，得到相对应的脉冲连续复合信号，将所述脉冲连续复合信号传输到所述信号输出模块；

所述信号输出模块：用于接收所述脉冲连续复合信号生成模块发送的脉冲连续复合信号，将得到的脉冲连续复合信号通过通讯接口输出到电动调节阀进行实际控制。

2.一种如权利要求1所述的加热炉燃料阀门脉冲优化控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1001：启动装置；

步骤1002：通过所述参数设置模块输入相关参数，根据阀门铭牌设置被控电动调节阀的动作时间、阀门流量特性、线性调节区域；

步骤1003：对参数合理性进行判断，若参数有效则进行步骤1004，若参数无效跳至步骤1005；

步骤1004：将相关参数输入到所述脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1005：若参数输入不合理，进行报警，提示输入正确参数；

步骤1006：外部阀门控制信号通过所述信号输入模块输入到所述控制装置中；

步骤1007：判断外部信号是否有效，若外部信号无效则跳至步骤1014，若输出信号有效跳至步骤1008；

步骤1008：判断阀门信号是否位于阀门有效调节区域，若在有效调节区域运行步骤1009，反之跳至步骤1010；

步骤1009：设置有有效调节区域标志位为0；

步骤1010：判断阀门是否位于小开度情况，若为小开度情况，运行步骤1011，反之运行步骤1012；

步骤1011：设置有有效调节区域标志位为-1；

步骤1012：设置有有效调节区域标志位为1；

步骤1013：将阀门开度信号和标志位输出到脉冲连续复合信号生成模块；

步骤1014：产生报警信号，并保持上一周期阀门开度；

步骤1015：读取设置的阀门参数与输入信号以及标志位；

步骤1016：判断阀门是否指直线流量特性阀，若是线性调节阀运行步骤1017，反之跳转至1020；

步骤1017：根据标志位判断阀门是否位于有效调节区域，若是，运行步骤1018，若不是，跳至步骤1020；

步骤1018：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝3％设置脉冲幅值b，c；

步骤1019：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝3T，占空比50％；

步骤1020：判断阀门是否工作在小开度区域，若是，运行步骤1021，反之运行步骤1023；

步骤1021：由输入信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0设置脉冲幅值b，c；

步骤1022：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1023：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1024：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1025：判断阀门是否工作在小开度区域，若是运行步骤1026，若否，跳转至步骤步骤1028；步骤1026：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且b＞0，设置脉冲幅值b，c；

步骤1027：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝2.2T，占空比50％；

步骤1028：根据输入的信号a与公式c-a＝a-b＝2.5％且c≤100％，设置脉冲幅值b，c；

步骤1029：根据阀门特性设置脉冲周期T₂＝4T，占空比50％；

步骤1030：将生成的脉冲信号发送至阀门调节装置；

步骤1030：一个控制周期后跳转至步骤1006，循环执行。

3.根据权利要求2所述的加热炉燃料阀门脉冲优化控制方法，其特征在于，所述对参数合理性进行判断的依据为线性调节区域范围是否在15％-85％之间。