CN113485466B - 比例阀控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种比例阀控制方法，包括：获取比例阀在标定环境下的标准环境数据；获取比例阀在工作环境下的工作环境数据；根据标准环境数据和工作环境数据计算补偿系数；根据补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；根据修正后的标定流量控制比例阀输出相应的气体流量。本发明通过采集比例阀在的工作环境中工作环境数据和比例阀在标定作环境中的标准环境数据进行补偿系数的计算，并通过补偿系数对标定气体流量进行修正，并使比例阀按照修正后的气体流量输出气体，实现对比例阀的标定气体流量进行动态修正，提高了比例阀的控制速度和控制精度。此外，还提出了一种比例阀控制装置、计算机设备及可读存储介质。
Description
技术领域
本发明涉及比例阀控制技术领域，尤其涉及一种比例阀控制方法、装置、计算机设备及可读存储介质。
背景技术
随着比例阀控制技术在各领域的不断普及和推广应用，人们对其控制精度和控制品质的要求也越来越高。比例阀技术成熟，性能稳定，使用寿命长，在呼吸机中有广泛的应用。控制气体流动的比例阀在实际控制过程中需要对比例阀的占空比-流量或电流-流量关系进行标定，以提高比例阀的性能，并将标定数据用于比例阀控制，但流出比例阀的气体受环境大气压的影响会压缩或膨胀，进而使实测的输出流量偏小或偏大，引发比例阀的标定数据失真，存在环境改变使控制效果变差甚至严重偏离控制目标的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了一种控制效果好的比例阀控制方法、装置、计算机设备及存储介质。
一种比例阀控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，所述根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量，包括：
获取占空比-流量滞回关系曲线，根据所述占空比-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的占空比；
根据所述占空比控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，所述根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量，包括：
获取电流-流量滞回关系曲线，根据所述电流-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的电流值；
根据所述电流值控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，所述标准环境数据为标准大气压值，所述工作环境数据为工作环境下的工作大气压值；
所述根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数，包括，
将所述标准大气压值和所述工作大气压值的比值作为所述补偿系数。
在一个实施例中，所述标准环境数据为标准气体流速，所述工作环境数据为工作环境下的工作气体流速；
所述根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数，包括，
将所述工作气体流速和所述标准气体流速的比值作为所述补偿系数。
在一个实施例中，所述方法应用于开环控制系统或闭环控制系统。
一种比例阀控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
第二获取模块，用于获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
计算模块，用于根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
修正模块，用于根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
控制模块，用于根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出相应的气体流量。
在一个实施例中，所述修正模块，还用于获取占空比-流量滞回关系曲线，根据所述占空比-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的占空比；根据所述占空比控制所述比例阀输出的气体流量。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出的气体流量。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出的气体流量。
本发明通过采集比例阀在的工作环境中工作环境数据和比例阀在标定作环境中的标准环境数据进行补偿系数的计算，并通过补偿系数对标定气体流量进行修正，并使比例阀按照修正后的气体流量输出气体，实现对比例阀的标定气体流量进行动态修正，使得控制数据更准确，控制效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中比例阀控制方法的流程图；
图2为一个实施例中比例阀控制方法应用于开环控制系统中的流程图；
图3为一个实施例中比例阀控制方法应用于闭环控制系统中的流程图；
图4为一个实施例中比例阀控制装置的结构框图；
图5为一个实施例中计算机设备的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为一个实施例中比例阀控制方法的流程图。参照图1，
步骤101：获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
本申请中比例阀为气体比例阀，应用于呼吸机上，用于控制气体流动；标定环境为标准大气压下的环境；标准环境数据为比例阀在标准大气压下时，通过大气压传感器采集的大气压值或通过气体流速传感器采集气体流速值，分别记为P标和F标，并对大气压值或气体流速进行校准后的数据，将标准环境数据作为基础数据用于比例阀的控制。
其中，在比例阀投入使用前，需对比例阀所在的标准大气压下的环境通过大气压传感器进行采集和校准，以获得标准环境数据，这里的标准环境数据包括：标准大气压值和标准气体流速(对环境数据的具体标定过程为现有技术，本申请不再赘述)，并根据标准环境数确定标定后的比例阀的占空比-流量滞回关系曲线或电流-流量滞回关系曲线。
步骤102：获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
工作环境为比例阀使用时的环境，工作环境数据为比例阀在工作环境下，通过大气压传感器采集到的大气压值或气体流速值，分别记为P工和F工；与所述标准环境数据同时作为基础数据用于比例阀的控制。
步骤103：根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
其中，根据上述的标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数的过程如下：
理想气体方程如下：
PV＝nrT (1)
其中，P表示理想气体的压强；V为理想气体的体积；n表示气体物质的量；T表示理想气体的热力学温度；r为理想气体常数。
当系统的物理结构不变时，理想气体的流速与理想气体的体积成正比，即：
V＝K·F (2)
其中，V为理想气体的体积，F为理想气体的流速，K为常数。
把公式(2)代入公式(1)可知，
P·K·F＝nrT (3)
通过公式(3)可知，在热力学温度不变的情况下，常数K、气体物质的量n和理想气体常数r均为常数，则气体的流速F与气体的压强P成反比，则不同气压下的气体流速满足如下关系：
其中，R为补偿系数，F工为工作气体流速，F标为标准气体流速；P标为标准大气压值，P工为工作大气压值。
由公式(3)可知，补偿系数R与工作大气压值、工作气体流速、标准大气压值和标准气体流速相关，因此，初始时先获取上述各数据以进行补偿系数的计算。
步骤104：根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
标定流量为比例阀在标准大气压下时，比例阀按需输出的气体流量，将按需输出的气体流量与补偿系数R相乘，得到在任一工作环境下比例阀所需输出的实际气体流量。
其中，修正后的标定流量计算方式如下：
L修＝L标*R (5)
其中，L修为修正后的标定流量，L标为修正前的标定流量。
步骤105：根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出相应的气体流量。
其中，所述比例阀输出相应的气体流量主要通过两种方式实现；
第一种方式：获取上述步骤S101占空比-流量滞回关系曲线，根据修正后的标定流量查找所述占空比-流量滞回关系曲线中对应的的占空比；向控制器输入该占空比，控制所述比例阀输出所述占空比对应的气体流量。
第二种方式：获取上述上述步骤S101中电流-流量滞回关系曲线，根据修正后的标定流量查找上述电流-流量滞回关系曲线中对应的电流值，向控制器输入该电流值，控制所述比例阀输出所述电流值对应的气体流量。
上述两种方式，均实现对比例阀按需输出的气体流量进行动态修正，得到更准确的数据，以提高比例阀的工作效率。
在一个实施例中，所述方法应用于开环控制系统或闭环控制系统；
如图2所示为本发明方法应用于开环控制系统中的控制流程图，具体如下：
其中，开环控制是指无反馈信息的系统控制方式，当操作者启动系统，使之进入运行状态后，系统将操作者的指令一次性输向受控对象(比例阀)；此后，操作者对受控对象的变化便不能作进一步的控制。本申请将修正后的标定流量对应的气体流量一次向输向比例阀，以实现对比例阀的控制。
如图3所示为本发明方法应用于闭环控制系统中的控制流程图，具体如下：
其中，闭环控制系统指作为被控的输出量以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系；是一种带有反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象(比例阀)，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象(比例阀)，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求；闭环控制是一种较灵活、工作绩效较高的控制方式。
在实际控制过程中，将通过上述计算得到的补偿系数对标定流量动态修正后得到的修正后的标定流量应用于闭环控制系统，无论是对比例阀进行流量开环控制，还是进行修正后的标定流量输入前馈+闭环控制，均通过对修正后的标定流量查找所述占空比-流量滞回关系曲线和电流-流量滞回关系曲线分别对应的占空比和电流，并将这两种控制量用于实际的气体流量控制中；本发明通过补偿系数对标定气体流量进行修正，并使比例阀按照修正后的气体流量输出气体，实现对比例阀的标定流量进行动态修正，提高了比例阀的控制精度。
以消除比例阀输出的气体流量因大气压力改变而变化，造成控制系统出现控制误差，本发明使得控制数据更准确，控制效果更好，降低了环境因素对比例阀控制造成的影响。
如图4所示，另一个实施例中，还提出了一种比例阀控制装置，包括：
第一获取模块10，用于获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
第二获取模块20，用于获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
计算模块30，用于根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
修正模块40，用于根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
控制模块50，用于根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出相应的气体流量。
在一个实施例中，修正模块40还用于获取占空比-流量滞回关系曲线，根据所述占空比-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的占空比；根据所述占空比控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，修正模块40还用于获取电流-流量滞回关系曲线，根据所述电流-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的电流值；根据所述电流值控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，所述标准环境数据为标准大气压值，所述工作环境数据为工作环境下的工作大气压值；
计算模块30还用于将所述标准大气压值和所述工作大气压值的比值作为所述补偿系数。
在一个实施例中，所述标准环境数据为标准气体流速，所述工作环境数据为工作环境下的工作气体流速；
计算模块30还用于将所述工作气体流速和所述标准气体流速的比值作为所述补偿系数。
图5示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端，也可以是服务器。如图5所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现年龄识别方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行年龄识别方法。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出的气体流量。
在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出的气体流量。
需要说明的是，上述比例阀控制方法、比例阀控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，例阀控制方法、比例阀控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种比例阀控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；其中，所述标准环境数据为标准大气压值，所述工作环境数据为工作环境下的工作大气压值，所述根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数，包括：将所述标准大气压值和所述工作大气压值的比值作为所述补偿系数；
根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；其中，所述根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量，包括：获取占空比-流量滞回关系曲线，根据所述占空比-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的占空比；根据所述占空比控制所述比例阀输出的气体流量；
根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出相应的气体流量。
2.根据权利要求1所述的比例阀控制方法，其特征在于，所述根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量，包括：
获取电流-流量滞回关系曲线，根据所述电流-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的电流值；
根据所述电流值控制所述比例阀输出的气体流量。
3.根据权利要求1所述的比例阀控制方法，其特征在于，所述标准环境数据为标准气体流速，所述工作环境数据为工作环境下的工作气体流速；
所述根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数，包括，
将所述工作气体流速和所述标准气体流速的比值作为所述补偿系数。
4.根据权利要求1所述的比例阀控制方法，其特征在于，所述方法应用于开环控制系统或闭环控制系统。
5.一种比例阀控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述比例阀在标定环境下的标准环境数据；
第二获取模块，用于获取所述比例阀在工作环境下的工作环境数据；
计算模块，用于根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数；其中，所述标准环境数据为标准大气压值，所述工作环境数据为工作环境下的工作大气压值，所述根据所述标准环境数据和所述工作环境数据计算补偿系数，包括：将所述标准大气压值和所述工作大气压值的比值作为所述补偿系数；
修正模块，用于根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量；其中，所述根据所述补偿系数对标定流量进行修正，得到修正后的标定流量，包括：获取占空比-流量滞回关系曲线，根据所述占空比-流量滞回关系曲线确定与所述修正后的标定流量对应的占空比；根据所述占空比控制所述比例阀输出的气体流量；
控制模块，用于根据所述修正后的标定流量控制所述比例阀输出相应的气体流量。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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