CN111828299B - 一种无压力传感器恒压供水控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种无压力传感器恒压供水控制方法，建立流量、流速的泵特性模型，通过泵特性模型模拟压力传感器的反馈，达到无压力传感器的闭环恒压供水控制。省去压力传感器，系统成本低，可靠性好；电流传感器和速度传感器反馈的电流值和转速值精确，恒压控制算法响应快，精度高；标定步骤少，速度快，可在1个工作日内完成；可以任意调整扬程指令值，除了可以实现恒压控制以外，还可以实现比例压力控制等算法；可以实现对任意端负载的指定压力控制。
Description
技术领域
本发明属于水泵控制技术领域，具体来说是一种无压力传感器恒压供水控制方法。
背景技术
嘉兴极致传动科技有限公司申请的专利CN105839711A中公开了无压力传感器变频恒压供水控制方法，其实现无压力传感器条件下任意调整水泵出口处指令压力值的功能，避免了使用压力传感器造成的一系列问题，降低了系统的采购和维护成本，提高了系统的可靠性，但是此方法需要通过变频器获取当前水泵的功率P和频率F，若使用集成测试设备获得功率P，则会提高系统的成本，若使用估算的方法获得功率P，则控制精度较低。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的一种无压力传感器恒压供水控制方法成本高且控制效果差的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种无压力传感器恒压供水控制方法，建立流量、电机转速的泵特性模型，通过泵特性模型模拟压力传感器的反馈，达到无压力传感器的闭环恒压供水控制。
优选的，建立流量、电机转速的泵特性模型具体包括如下步骤：
S100、建立测试工况矩阵；
S200、对测试工况矩阵中的测试工况进行测试，分别记录压力H和实际Iq值关于流量Q和转速Speed的矩阵表格；
S300、将实际Iq值关于流量Q和转速Speed的矩阵表格转化成流量Q关于实际Iq和转速Speed的矩阵表格；
S400、将步骤S200和S300得到的表格数据输送到控制器软件中，通过查表法模拟压力传感器反馈，对电机进行恒压控制；
所述步骤S100中，建立测试工况矩阵具体为；
将电机转速Speed从0到电机峰值转速等间距分成具有若干个元素的速度向量N：V1 、V 2 、V 3 ···V MAX ；
将泵的流量Q从0到最高流量等间距分成具有若干个元素的流量向量L：L 1 、L 2、L 3 ···L MAX ；
以流量向量L为横坐标，以速度向量N为纵坐标建立测试工况矩阵；
所述步骤S200中，测试的方法为电机使用Id＝0,速度环控制算法进行测试；
所述步骤S400中对电机进行恒压控制具体为：
通过速度传感器实时采集电机转速值，通过电流传感器实时采集电机q轴电流值；
通过将采集的电机转速值和q轴电流值与步骤S300得到的表格数据进行估算得到流量估算值M；
将流量估算值M和对应的电机转速值与步骤S200得到的表格数据进行估算得到扬程估算值D；
压力指令值H1与扬程估算值D做差转入PID控制，输出为转速指令值Speed1；
转速指令值Speed1与反馈速度值Speed2做差转入PID控制,输出为电流指令值Iq1；
电流指令值Iq1与采集的电机转速值Iq做差转入PID控制，输出为电压指令值Uq1；
电流指令值Id1始终为0，与采集的电机q轴电流值Iq做差转入PID控制，输出为另一电压指令值Ud1；
对Ud1，Uq1进行Clark-Park变换获得αβ坐标系下数值，再转入SVPWM信号产生算法，输出逆变器开关指令；
将开关指令输入至逆变器中，逆变器输出高频电压信号，对电机进行控制。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种无压力传感器恒压供水控制方法，建立流量、电机转速的泵特性模型，通过泵特性模型模拟压力传感器的反馈，达到无压力传感器的闭环恒压供水控制。省去压力传感器，系统成本低，可靠性好；电流传感器和速度传感器反馈的电流值和转速值精确，恒压控制算法响应快，精度高；标定步骤少，速度快，可在1个工作日内完成；可以任意调整扬程指令值，除了可以实现恒压控制以外，还可以实现比例压力控制等算法；可以实现对任意端负载的指定压力控制。
附图说明
图1为本实施例的泵特性模型图一；
图2为本实施例的泵特性模型图二；
图3为本实施例的Map图；
图4为本实施例的控制算法框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照图1-图2，本实施例的一种无压力传感器恒压供水控制方法，基于实验标定测得的压力关于流量、转速以及电机q轴电流关于流量、转速的三维曲面建立起来的泵特性模型，通过泵特性模型模拟压力传感器的反馈，达到无压力传感器的闭环恒压供水控制。
从0到电机峰值转速1000rpm等间距分成速度向量N：0、100、200、……、1000rpm；
从0到最高流量350lpm等间距分成流量向量L：0、50、100、……、350lpm；
以流量向量L为横坐标，速度向量N为纵坐标，建立测试工况矩阵，如下表所示：
(4)电机使用Id＝0,速度环控制，调整出水口阀门开度调整流量至指定值，对以上工况分别进行测试，工况运行稳定后，记录压力H和实际Iq值，记录成表格如下表所示（压力H指表格中的扬程H）：
(5)在标定时，可以通过移动压力传感器的位置，来模拟不同负载端位置的实际压力情况，进而可以实现对任意端负载的指定压力控制；
(6)将Iq表格通过Matlab处理转化为L关于Iq和N的表格，对于超出范围的点，使用临近值代替，生成后的Map图，如图3所示。
将上述表格输入至控制器软件中，通过查表法模拟压力传感器反馈，对电机进行恒压力控制；
控制算法框图如图4所示。
本实施例与现有技术相比所具有的优点或积极效果：
1.省去压力传感器，系统成本低，可靠性好；
2.电流传感器和速度传感器反馈的电流值和转速值精确，恒压控制算法响应快，精度高；
3.标定步骤少，速度快，可在1个工作日内完成；
4.可以任意调整扬程指令值，除了可以实现恒压控制以外，还可以实现比例压力控制等算法；
5.可以实现对任意端负载的指定压力控制。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种无压力传感器恒压供水控制方法，其特征在于：建立流量、电机转速的泵特性模型，通过泵特性模型模拟压力传感器的反馈，达到无压力传感器的闭环恒压供水控制；
所述建立流量、电机转速的泵特性模型具体包括如下步骤：
S100、建立测试工况矩阵；
S200、对测试工况矩阵中的测试工况进行测试，分别记录压力H和实际Iq值关于流量Q和转速Speed的矩阵表格；
S300、将实际Iq值关于流量Q和转速Speed的矩阵表格转化成流量Q关于实际Iq和转速Speed的矩阵表格；
S400、将步骤S200和S300得到的表格数据输送到控制器软件中，通过查表法模拟压力传感器反馈，对电机进行恒压控制；
所述步骤S100中，建立测试工况矩阵具体为；
将电机转速Speed从0到电机峰值转速等间距分成具有若干个元素的速度向量N：V 1 、V 2 、V 3 ···V MAX；
将泵的流量Q从0到最高流量等间距分成具有若干个元素的流量向量L：L 1 、L 2 、L 3···L MAX；
以流量向量L为横坐标，以速度向量N为纵坐标建立测试工况矩阵；
所述步骤S200中，测试的方法为电机使用Id＝0,速度环控制算法进行测试；
所述步骤S400中对电机进行恒压控制具体为：
通过速度传感器实时采集电机转速值，通过电流传感器实时采集电机q轴电流值；
通过将采集的电机转速值和q轴电流值与步骤S300得到的表格数据进行估算得到流量估算值M；
将流量估算值M和对应采集的电机转速值与步骤S200得到的表格数据进行估算得到扬程估算值D；
压力指令值H1与扬程估算值D做差转入PID控制，输出为转速指令值Speed1；
转速指令值Speed1与反馈速度值Speed2做差转入PID控制,输出为电流指令值Iq1；
电流指令值Iq1与采集的电机转速值Iq做差转入PID控制，输出为电压指令值Uq1；
电流指令值Id1始终为0，与采集的电机q轴电流值Iq做差转入PID控制，输出为另一电压指令值Ud1；
对Ud1，Uq1进行Clark-Park变换获得αβ坐标系下数值，再转入SVPWM信号产生算法，输出逆变器开关指令；
将开关指令输入至逆变器中，逆变器输出高频电压信号，对电机进行控制。
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