CN110725988B - 一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法 - Google Patents

一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，涉及无油压缩机的测试技术领域。该方法通过气压表实时检测读取气路中的气压，并将模拟量传输给控制器，通过PI算法获得控制电气比例阀的开度大小的控制值，所述PI算法的计算公式为：CurrentOUT＝Kp×(LLPV‑LPV)+Ki(PV‑SV)+LastOUT；式中，CurrentOUT为输出的模拟量控制值，LLPV‑LPV为时间周期T_Cycle前后时间点的气压差，PV‑SV为时间周期T_Cycle前后时间点的设置气压与实际气压差，KP为增益比例，KI为积分比例，LastOUT为范围参数。本发明的气压稳定控制方法通过PLC模拟量输出控制电气比例阀的开度大小，对气路中的气压进行实时控制，基于该PI算法的输出控制，可以使得气路气压在8秒内就稳定在±0.5kPa范围内，完全达到数据采集的要求，气压控制又快又稳。

Description

一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法
技术领域
本发明涉及无油压缩机的测试技术领域，具体涉及一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法。
背景技术
压缩机包含主机、驱动电机两大主要部件，其中主机为压缩机核心部件，直接影响到压缩机性能状况。根据压缩机工作原理，主机结构包括进气阀、机芯(主要为定转子部件)、最小压力阀、卸载阀、温控阀、冷却系统等，其主要性能指标包括流量、电流、温度、压力，卸载时间。在压缩机的测试项目中，有一项非常重要的测试内容，即模拟负载气压下的压缩机各项测试参数的记录。现有的方式是通过人工采用手动调节减压阀来实现实现这一过程，在记录时，通过观察机械气压表指针是否落下额定范围气压段内，然后才能进行读数记录。
发明内容
为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法。
本发明实现上述技术效果所采用的技术方案是：
一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，气压表实时检测读取气路中的气压，并将模拟量传输给控制器，通过PI算法获得控制电气比例阀的开度大小的控制值，所述PI算法的计算公式为：CurrentOUT＝Kp×(LLPV-LPV)+Ki(PV-SV)+LastOUT；
式中，CurrentOUT为输出的模拟量控制值，用于控制电气比例阀的开度大小，LLPV-LPV为时间周期T_Cycle前后时间点的气压差，PV-SV为时间周期T_Cycle前后时间点的设置气压与实际气压差，KP为增益比例，KI为积分比例，LastOUT为范围参数。
优选地，在上述的应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法中，所述控制方法的具体步骤包括：
1)在时间周期T_Cycle的第一时刻记录当前气压值LPV；
2)在时间周期T_Cycle的第二时刻记录当前气压值LLPV，同时计算出同一时间周期T_Cycle的第一时刻与第二时刻的气压变化值，以及当前气压值PV与目标气压SV的差值；
3)将第一时刻与第二时刻的气压变化值(LLPV-LPV)乘以增益比例KP得到第一调节值Delta_P,然后将当前气压值PV与目标气压SV的差值(PV-SV)乘以积分比例KI得到第二调节值Delta_I，再加上速调值LastOUT，使系统迅速进入额定气压范围内，获得用于控制电气比例阀的控制值CurrentOUT。
优选地，在上述的应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法中，还设有用于控制阈值MIN和MAX，用于约束输出的控制值CurrentOUT的边界范围，防止调节失控。
优选地，在上述的应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法中，所述增益比例KP和所述积分比例KI为动态值。
本发明的有益效果为：本发明的气压稳定控制方法通过PLC模拟量输出控制电气比例阀的开度大小，对气路中的气压进行实时控制，基于该PI算法的输出控制，可以使得气路气压在8秒内就稳定在±0.5kPa范围内，完全达到数据采集的要求，气压控制又快又稳。
附图说明
图1为未介入时的气压曲线图；
图2为本发明的PI算法程序逻辑图；
图3为本发明介入后的气压曲线图。
具体实施方式
为使对本发明作进一步地了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本发明作进一步地说明：
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，为现有的测试系统在未介入控制情况下的气路气压曲线图，据图中曲线可见，气压曲线稳定性差，在同一时间周期的前后不同时刻，气压波动较大。采集数据时，需要通过人工采用手动调节减压阀来实现实现这一过程，在记录时，通过观察机械气压表指针是否落下额定范围气压段内，然后才能进行读数记录，读数非常不便，效率低。
基于此，本发明的实施例提出了一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，具体的，气压表实时检测读取气路中的气压，并将模拟量传输给控制器，通过PI算法获得控制电气比例阀的开度大小的控制值，所述PI算法的计算公式为：CurrentOUT＝Kp×(LLPV-LPV)+Ki(PV-SV)+LastOU。式中，CurrentOUT为输出的模拟量控制值，用于控制电气比例阀的开度大小，LLPV-LPV为时间周期T_Cycle前后时间点的气压差，PV-SV为时间周期T_Cycle前后时间点的设置气压与实际气压差，KP为增益比例，KI为积分比例，LastOUT为范围参数。
具体地，在上述的气压稳定控制方法中，该控制方法的具体步骤包括：
1)在时间周期T_Cycle的第一时刻记录当前气压值LPV；
2)在时间周期T_Cycle的第二时刻记录当前气压值LLPV，同时计算出同一时间周期T_Cycle的第一时刻与第二时刻的气压变化值，以及当前气压值PV与目标气压SV的差值；
3)将第一时刻与第二时刻的气压变化值(LLPV-LPV)乘以增益比例KP得到第一调节值Delta_P,然后将当前气压值PV与目标气压SV的差值(PV-SV)乘以积分比例KI得到第二调节值Delta_I，再加上速调值LastOUT，使系统迅速进入额定气压范围内，获得用于控制电气比例阀的控制值CurrentOUT。
为防止调节失控，还设有用于控制阈值MIN和MAX，用于约束输出的控制值CurrentOUT的边界范围。为使得气压控制又快又稳，该增益比例KP和积分比例KI为动态值，需进行多次测试调整。具体地，该增益比例KP和积分比例KI的调整过程为：主要通过预设KP与KI值，观察气压波动情况，即通过改变KP值与KI值来改变气压波动曲线，当气压波动曲线符合预期即可，即气压波动曲线的曲线特征出现预期曲线特征，预期曲线特征为从算法介入到气压平稳在标准气压±0.5kPa范围内，且时长不超过10秒。其调整过程为根据前置的随机KP值和KI值反映出的气压曲线的特征是否符合预期曲线特征，从而来试探性地确定每个时间周期T_Cycle内的增益比例KP和积分比例KI的值。即每个时间周期T_Cycle内的增益比例KP和积分比例KI是基于气压波动曲线的特征来进行试探性地确定。
具体地，如图2所示，为本发明的PI算法程序逻辑图，图中，PV_in为当前气压值，由气压表反馈的模拟量得到；LPV为第一时刻保存气压值；LLPV为第二时刻保存气压值；LL减L为LLPV-LPV即为单位周期内气压变化值；SV为目标气压值(额定气压值)；PV减SV为当前气压与目标气压差值；KP为增益比例(负值)；KI为积分比例；Delta_P为LL减L乘以KP；Delta_I为PV减SV乘以KI；P加I为Delta_P加上Delta_I；LastOUT为控制起始范围，使系统迅速进入额定气压范围；CurrentOUT为主输出，用该值直接控制比例阀；MAX为CurrentOUT最大值；MIN为CurrentOUT最小值。
如图3所示，本发明介入后的气压曲线图，由该曲线图可知，在8秒后，气压在时间周期内的波动小，气压值稳定，8秒内气压就稳定在±0.5kPa范围内，完全达到数据采集的要求。
综上所述，本发明的气压稳定控制方法通过PLC模拟量输出控制电气比例阀的开度大小，对气路中的气压进行实时控制，基于该PI算法的输出控制，可以使得气路气压在8秒内就稳定在±0.5kPa范围内，完全达到数据采集的要求，气压控制又快又稳。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，其特征在于，气压表实时检测读取气路中的气压，并将模拟量传输给控制器，通过PI算法获得控制电气比例阀的开度大小的控制值，所述PI算法的计算公式为：CurrentOUT=Kp*（LLPV-LPV）+Ki（PV-SV）+LastOUT；
式中，CurrentOUT为输出的模拟量控制值，用于控制电气比例阀的开度大小，KP为增益比例，KI为积分比例，LastOUT为范围参数；
所述控制方法的具体步骤包括：
在时间周期T_Cycle的第一时刻记录当前气压值LPV；
在时间周期T_Cycle的第二时刻记录当前气压值LLPV，同时计算出同一时间周期T_Cycle的第一时刻与第二时刻的气压变化值，以及当前气压值PV与目标气压SV的差值；
将第一时刻与第二时刻的气压变化值LLPV-LPV乘以增益比例KP得到第一调节值Delta_P,然后将当前气压值PV与目标气压SV的差值PV-SV乘以积分比例KI得到第二调节值Delta_I， 再加上速调值LastOUT，使系统迅速进入额定气压范围内，获得用于控制电气比例阀的控制值CurrentOUT。
2.根据权利要求1所述的应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，其特征在于，还设有用于控制阈值MIN和MAX，用于约束输出的控制值CurrentOUT的边界范围，防止调节失控。
3.根据权利要求1所述的应用于压缩机综合测试系统的气压稳定控制方法，其特征在于，所述增益比例KP和所述积分比例KI为动态值。
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