CN114002947A - 闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器 - Google Patents

闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器，其中，方法包括步骤：S1液压启闭机的左缸和右缸分别以上一次记录的最佳左缸比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压为初始值进行启闭门；S2获取启闭门时左、右缸活塞杆行程差；S3以行程差为基准，基于基准，利用偏差积分计算积分偏差；S4基于积分偏差实时调节左、右缸调节比例伺服阀电压，直至行程差的绝对值小于第一阈值后，左、右缸保持当前状态启闭门，并以此时的左、右缸调节比例伺服阀电压作为下一次启闭门的初始电压；实现了行程差的自适应调节，减少了左右缸行程不同步的纠偏调节次数，延长了设备使用寿命，降低了调节时油压对机械设备的冲击和由此引起的振动，提高了弧门运行的稳定性和可靠性。

Description

闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器
技术领域
本发明涉及水电厂闸门辅机系统控制技术领域，具体涉及一种闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器。
背景技术
目前，国内水电站溢洪道液压启闭机控制策略基本采用单缸调节模式，一般调节参数采用现场整定的方式进行确认，且参数固定，只能做到适应单个溢洪道液压启闭机控制，通用性差。
单缸调节模式下，左、右缸活塞杆行程以调节比例伺服阀的电压初始值进行起闭门运行。纠偏时，以右缸活塞杆行程为基准，当左、右缸行程差超过设定值，则调整左缸对应的调节比例伺服阀电压，进而对左缸供油量大小进行速度快慢的控制。当行程差过大，且左缸对应的调节比例伺服阀电压到达调节极限时，程序每间隔一定时间对右缸对应的调节比例伺服阀电压进行小幅度加减，达到小幅度对右缸活塞杆行程速度的快慢进行控制，实现纠偏调节的目的。该模式在调节过程中，调节频繁，造成阀芯异常磨损，在此过程中系统压力的突变会造成金结设备的振动，振动的传递也有造成水工建筑物的强度降低的概率，进而危害大坝安全稳定运行。若控制参数整定不当，或液压启闭机运行环境发生变化，将导致调节性能变差，甚至造设备损坏。
发明内容
针对上述问题，发明人提供了一种闸门液压启闭机双缸自适应控制方法、存储介质及控制器，实现了左右缸比例伺服阀电压的不断优化，保证了左、右缸供油量平衡，提高了弧门运行的稳定性。
具体地，根据第一方面，本发明提供了一种闸门液压启闭机双缸自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：液压启闭机左缸和右缸进行启闭门；
S2：获取启闭门时左、右缸活塞杆行程差；
S3：以行程差为基准，基于基准，利用偏差积分计算积分偏差；
S4：基于积分偏差调整行程差，直至行程差的绝对值小于第一阈值后，左、右缸保持当前状态启闭门。
进一步地，步骤S3中，利用偏差积分计算行程偏差的步骤包括：
S31：获取上一次的积分偏差；
S32：基于基准和上一次的积分偏差计算本次的积分偏差；积分偏差为：
D(f)＝D(f-1)+基准×C
其中，D(f)表示积分偏差；D(f-1)表示上一次的积分偏差；C为预设常数。
进一步地，步骤S1包括：液压启闭机的左缸和右缸分别以上一次记录的最佳左缸比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压为初始值进行启闭门。
进一步地，步骤S4包括：
S41：基于积分偏差实时调节左缸调节比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压，直至行程差的绝对值小于第一阈值；
S42：当行程差的绝对值<第一阈值时，保持此时的左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，清空此时的积分偏差，并记录此时左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，作为下次启闭门的初始值。
进一步地，步骤S41包括：
S411：判断步骤，判断行程差的绝对值与第一阈值和第二阈值的大小；若行程差的绝对值大于或等于第二阈值，则进行步骤S412，若第一阈值小于或等于行程差的绝对值，且行程差的绝对值小于第二阈值时，则进行步骤S413，若行程差的绝对值小于第一阈值，则进行步骤S42；
S412：粗调步骤，快速调节左缸调节比例伺服阀电压、右缸比例伺服阀电压，然后返回步骤S2，并判断行程差是否增大，若行程差增大或不变，则继续步骤S3，若行程差减小，则当第一阈值小于或等于行程差的绝对值，且行程差的绝对值小于第二阈值时，清空积分偏差D(f)后再继续步骤S3；
记调节后的左缸调节比例伺服阀电压为U左n，右缸调节比例伺服阀电压为U右n，其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×|D(f)|
U右n＝U右(n-1)+D(f)×|D(f)|
n表示调节次数；U左(n-1)表示上一次调节后的左缸调节比例伺服阀电压；U右(n-1)表示上一次调节后的右缸调节比例伺服阀电压；
S413：微调步骤，微调左缸调节比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压，记微调后的左缸调节比例伺服阀电压U左n，右缸调节比例伺服阀电压U左n，其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×k
U右n＝U右(n-1)+D(f)×k
k为补偿系数。
进一步地，所述常数C＝0.25。
进一步地，所述补偿系数k＝1。
进一步地，所述第一阈值为2mm，所述第二阈值为4mm。
根据第二方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法的步骤。还提供了一种内置有上述计算机可读存储介质的闸门液压启闭机双缸自适应控制器。
相比现有技术，本发明的有益效果包括：
(1)本发明提供的溢洪道液压启闭机自适应控制方法，通过自适应调节，以记录的最优电压作为下次的初始电压，大大减少了左右缸行程不同步的纠偏调节次数。
(2)有效减小了频繁调节带来的设备磨损问题，延长了设备使用寿命，降低了调节时油压对机械设备的冲击和由此引起的振动，提高了弧门运行的稳定性和可靠性。
(3)避免了汛期因弧门偏差过大及相关的衍生故障造成泄洪不及时的严重后果，保障了电站的防洪度汛工作，降低了人工手动纠偏的误操作风险，节省了人力成本，缓解了汛期运行期间的运维人员工作压力。
附图说明
图1为本发明实施例1中溢洪道液压启闭机自适应控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明提供了本发明提供了一种溢洪道液压启闭机自适应控制方法，包括以下步骤：
S1：液压启闭机的左缸和右缸分别以上一次记录的最佳左缸比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压为初始值进行启闭门。
S2：获取启闭门时左、右缸活塞杆行程差。
行程差＝左缸活塞杆行程-右缸活塞杆行程
S3：以行程差为基准，基于基准，利用偏差积分计算积分偏差。具体地，先获取上一次的积分偏差D(f-1)表，基于基准和上一次的积分偏差D(f-1)表计算本次的积分偏差D(f)；积分偏差D(f)为：
D(f)＝D(f-1)+基准×C
其中，C为预设常数。
S4：基于积分偏差D(f)调整行程差，直至行程差的绝对值小于或等于第一阈值后，左、右缸保持当前状态启闭门。具体为：
S411：判断步骤，判断行程差的绝对值与第一阈值和第二阈值的大小；若行程差的绝对值≥第二阈值，则进行步骤S412，若第一阈值≤行程差的绝对值<第二阈值，则进行步骤S413，若行程差的绝对值<第一阈值，则进行步骤S42。
S412：粗调步骤，快速调节左缸调节比例伺服阀电压、右缸比例伺服阀电压，然后返回步骤S2，并判断行程差是否增大，若行程差增大或不变，则继续步骤S3，若行程差减小，则当第一阈值≤行程差的绝对值<第二阈值时，清空积分偏差D(f)后再继续步骤S3；
记调节后的左缸调节比例伺服阀电压为U左n，右缸调节比例伺服阀电压为U右n，其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×|D(f)|
U右n＝U右(n-1)+D(f)×|D(f)|
n表示调节次数；U左(n-1)表示上一次调节后的左缸调节比例伺服阀电压；U右(n-1)表示上一次调节后的右缸调节比例伺服阀电压；
S413：微调步骤，微调左缸调节比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压，记微调后的左缸调节比例伺服阀电压U左n，右缸调节比例伺服阀电压U左n，其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×k
U右n＝U右(n-1)+D(f)×k
k为补偿系数。
S42：当行程差的绝对值小于或等于第一阈值时，保持此时的左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，清空此时的积分偏差，并记录此时左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，作为下次启闭门的初始值。
实施例2
以溢洪道8号表孔启门为例
液压启闭机以U左0＝50的左缸比例伺服阀电压、U右0＝50的右缸比例伺服阀电压进行启门，常数C＝0.25，补偿系数k＝1，第一阈值为2mm，第二阈值为4mm。需要说明的时，比例伺服阀电压量程为0—10V，对应码值0—100。液压启闭机工作过程中，通过传感器实时获取左缸活塞杆行程和右缸活塞杆行程，并计算出左、右缸活塞杆行程差，行程差＝左缸活塞杆行程-右缸活塞杆行程。起始时行程差为2mm，则此时左缸超前右缸，获取到上一次调节计算出的积分偏差D0＝0，则此时的积分偏差D1＝D0+基准×C＝0+2×0.25＝0.5，由于行程差的绝对值＝第一阈值＝2，此时进行微调，U左1＝U左0-D1×k＝49.5，U右1＝U右0+D1×k＝50.5，此时左缸比例伺服阀电压小幅降低至49.5，右缸比例伺服阀电压小幅增加至50.5，同时清空此时的积分偏差。
经过上述调节后，左缸仍然超前右缸，且行程差持续增大，此时调节量不足，当行程差增大到3mm时，此时的积分偏差D2＝D1+基准×C＝1.25，由于第一阈值<行程差的绝对值<第二阈值，此时U左2＝U左1-D2×k＝48.25，U右2＝U右1+D2×k＝51.75，此过程左右缸同步进行调节，左缸比例伺服阀电压进一步减小、右缸比例伺服阀电压进一步增大。
若行程差仍然在持续增大，此时调节量仍无法满足需求，当行程差增大到4mm时，此时D3＝D2+基准×C＝2.25，由于行程差的绝对值＝第二阈值，此时U左3＝U左2-D3×|D3|＝43.1875，U右3＝U右2+D3×|D3|＝56.8125，此过程左右缸同步进行调节，左缸比例伺服阀电压较上一个偏差计算大幅减小、右缸比例伺服阀电压大幅增大。
经过上一调节后，行程差快速减小，此时的左缸比例伺服阀电压和右缸比例伺服阀电压较为接近最优值，当行程差减小到2.5mm时，先清空积分偏差D(f)，此时D4＝D0+基准×C＝0.625，此时U左4＝U左3-D4×k＝42.5625，U右4＝U右3+D4×k＝57.4375，小幅度调节左、右缸比例伺服阀电压。
随着行程差的逐渐减小，当行程差的绝对值<第一阈值时，此时保持左、右缸比例伺服阀电压不再进行调节，清空此时的积分偏差，并记录此时左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，作为下次启闭门的初始值。
本发明能够显著减少左右缸行程不同步的纠偏调节次数，经试验统计，对比现有技术控制与本发明的方法控制两种控制的单次启闭调节次数如表1所示。
表1两种控制策略的调节次数比较
Figure BDA0003218381800000051
Figure BDA0003218381800000061
可见，本发明的调节次数明显下降，有效减小了设备磨损、延长了设备使用寿命、降低了调节时油压对机械设备的冲击和由此引起的振动，提高了弧门运行的稳定性和可靠性，降低了汛期因弧门偏差过大及相关的衍生故障造成泄洪不及时的严重后果，保障了电站的防洪度汛工作，降低了人工手动纠偏的误操作风险，节省了人力成本，缓解了汛期大方式运行期间的运维人员工作压力。设备运行正常，汛期故障数量明显下降。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种闸门液压启闭机双缸自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：液压启闭机左缸和右缸进行启闭门；
S2：获取启闭门时左、右缸活塞杆行程差；
S3：以行程差为基准，基于基准，利用偏差积分计算积分偏差；
S4：基于积分偏差调整行程差，直至行程差的绝对值小于第一阈值后，左、右缸保持当前状态启闭门。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，利用偏差积分计算行程偏差的步骤包括：
S31：获取上一次的积分偏差；
S32：基于基准和上一次的积分偏差计算本次的积分偏差；积分偏差为：
D(f)＝D(f-1)+基准×C
其中，D(f)表示积分偏差；D(f-1)表示上一次的积分偏差；C为预设常数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：液压启闭机的左缸和右缸分别以上一次记录的最佳左缸比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压为初始值进行启闭门。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：
S41：基于积分偏差实时调节左缸调节比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压，直至行程差的绝对值小于第一阈值；
S42：当行程差的绝对值＜第一阈值时，保持此时的左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，清空此时的积分偏差，并记录此时左缸调节比例伺服阀电压、右缸调节比例伺服阀电压，作为下次启闭门的初始值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S41包括：
S411：判断步骤，判断行程差的绝对值与第一阈值和第二阈值的大小；若行程差的绝对值大于或等于第二阈值，则进行步骤S412，若第一阈值小于或等于行程差的绝对值，且行程差的绝对值小于第二阈值时，则进行步骤S413，若行程差的绝对值小于第一阈值，则进行步骤S42；
S412：粗调步骤，快速调节左缸调节比例伺服阀电压、右缸比例伺服阀电压，然后返回步骤S2，并判断行程差是否增大，若行程差增大或不变，则继续步骤S3，若行程差减小，则当第一阈值小于或等于行程差的绝对值，且行程差的绝对值小于第二阈值时，清空积分偏差D(f)后再继续步骤S3；
记调节后的左缸调节比例伺服阀电压为U左n，右缸调节比例伺服阀电压为U右n，其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×|D(f)|
U右n＝U右(n-1)+D(f)×|D(f)|
n表示调节次数；U左(n-1)表示上一次调节后的左缸调节比例伺服阀电压；U右(n-1)表示上一次调节后的右缸调节比例伺服阀电压；
S413：微调步骤，微调左缸调节比例伺服阀电压和右缸调节比例伺服阀电压，记微调后的左缸调节比例伺服阀电压U左n，右缸调节比例伺服阀电压U左n’其中：
U左n＝U左(n-1)-D(f)×k
U右n＝U右(n-1)+D(f)×k
k为补偿系数。
6.如权利要求2或4或5所述的方法，其特征在于，所述常数C＝0.25。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述补偿系数k＝1。
8.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为2mm，所述第二阈值为4mm。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种闸门液压启闭机双缸自适应控制器，其特征在于，包括如权利要求9所述的计算机可读存储介质。
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