ES3027807T3 - Method for controlling an electromagnetic actuator of an expansion valve, and actuator and expansion valve configured to implement such method - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una válvula de expansión (1) controlada electrónicamente que comprende una válvula controlada (10) insertada entre una fuente (2) a una primera presión (P1) y una salida (3) a una segunda presión (P2), un sensor de presión (9) diseñado para medir la segunda presión y un ordenador (7) diseñado para controlar la válvula (10) y así provocar una caída de presión entre la fuente y la salida, lo que permite controlar por retroalimentación la segunda presión (P2) a una presión de consigna (Pref). La válvula (10) comprende un actuador (14) que acciona un elemento (13) que restringe una sección de paso (11) para el fluido, entre la fuente (2) y la salida (3), para variar dicha sección. La restricción (11) se implementa mediante un orificio de paso (12) para el fluido y un elemento de cierre (13) colocado en el eje del orificio y diseñado de tal manera que un movimiento axial del elemento de cierre (13) provoca una variación en la sección de paso (11). para el fluido, la válvula de expansión (1) que tiene un sensor de posición (19) para el elemento de cierre (13), caracterizado porque el ordenador (7) utiliza una primera ley de control (LC1) para hacer que la posición (X1) del elemento de cierre (13) converja hacia una posición de punto de ajuste (Yr), la posición de punto de ajuste (Yr) se determina a través de una segunda capa de control (LC2) para hacer que la segunda presión (P2) converja hacia la presión de punto de ajuste (Pref), sobre la base de un modelo (MD) de un caudal (Dcol) a través de la válvula de expansión (1), la segunda ley de control (LC2) también se determina sobre la base de un modelo (MP) de la segunda presión (P2) como una función del caudal (Dcol) a través de la válvula de expansión y un caudal de consumo (Ds) aguas abajo de la salida de fluido (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para controlar un actuador electromagnético de un regulador de presión, y actuador y regulador de presión configurados para implementar dicho procedimiento

La presente invención se refiere al campo de los actuadores electromagnéticos, configurados en particular para accionar un regulador de presión controlado electrónicamente, más particularmente un regulador de presión de este tipo adaptado para regular la presión de un fluido aguas abajo del regulador de presión.

Es conocido el uso de un actuador electromagnético para accionar un regulador de presión. En particular, es conocido el controlar el actuador de acuerdo con una tensión determinada para producir una fuerza electromagnética dada y así obtener un posicionamiento exacto de una mariposa de válvula de un regulador de presión, por ejemplo, o de un pistón de bomba, o para otras aplicaciones del actuador electromagnético, por ejemplo, para el control antivibratorio activo de una estructura (véase el documento FR 3007855 A1).

Sin embargo, la ley de control para los actuadores electromagnéticos conocidos no permite obtener un caudal exacto a partir de una posición de mariposa determinada. Por lo tanto, el objetivo de la invención consiste en proponer una solución a la totalidad o a parte de estos problemas.

Para este propósito, la presente invención se refiere a un regulador de presión controlado electrónicamente, del tipo que comprende una válvula controlada insertada entre una fuente de fluido a una primera presión y una salida de fluido a una segunda presión, siendo la segunda presión inferior a la primera presión, un transductor de presión adaptado para medir la segunda presión y un ordenador de control adaptado para controlar la válvula de tal manera que la válvula genere una pérdida de presión entre la fuente de fluido y la salida, permitiendo regular la segunda presión a una presión nominal;

- comprendiendo la válvula controlada un actuador adaptado para restringir una sección de paso del fluido, entre la fuente y la salida de fluido, para variar dicha sección de paso,

- llevándose a cabo la restricción por medio de un orificio de paso del fluido y un elemento obturador colocado en el eje del orificio y dispuesto de manera que un desplazamiento axial del elemento obturador provoque una variación en la sección de paso del fluido,

- siendo el elemento obturador accionado por el actuador,

- comprendiendo el regulador de presión un sensor de posición del elemento obturador, caracterizado por que el ordenador de control está adaptado para hacer que, según una primera ley de control, la posición del elemento obturador converja hacia una posición nominal, determinándose la posición nominal mediante una segunda ley de control para hacer que la segunda presión converja hacia la presión nominal, basándose en un modelo de caudal del regulador de presión, siendo el caudal del regulador de presión el caudal del fluido que fluye a través de la sección de paso entre el regulador de presión y la salida de fluido, definiéndose dicho modelo del caudal del regulador de presión en función de la posición del elemento obturador, determinándose además dicha segunda ley de control sobre la base de un modelo de la segunda presión que es una función del caudal del regulador de presión y de un caudal de consumo aguas abajo de la salida de fluido.

Según un modo de realización, la invención comprende una o varias de las siguientes características, solas o en una combinación técnicamente aceptable.

Según un modo de realización, no se tiene en cuenta la dinámica del elemento obturador, es decir, donde la primera ley de control es tal que la posición del elemento obturador es igual a la posición nominal y donde el modelo de la segunda presión es un modelo lineal, sin saturación del caudal.

Según un modo de realización, el modelo lineal sin saturación del caudal se define mediante la ecuación:

Según un modo de realización, no se tiene en cuenta la dinámica del elemento obturador, es decir, donde la primera ley de control es tal que la posición del elemento obturador es igual a la posición nominal y donde el modelo de la segunda presión es un modelo lineal, con saturación del caudal.

Según un modo de realización, el modelo lineal con saturación del caudal se define mediante las ecuaciones:

con:

Según un modo de realización, la segunda ley de control es una ley de tipo proporcional integral saturada, y donde el modelo de la segunda presión es un modelo lineal con saturación del caudal.

Según un modo de realización, la segunda ley de control, de tipo proporcional integral saturada, según el modelo lineal, determina la posición nominal según la ecuación:

[Mat.4]

Según un modo de realización, la segunda ley de control es una ley de tipo proporcional integral saturada, y donde el modelo de la segunda presión es un modelo no lineal con saturación del caudal.

Según un modo de realización, la segunda ley de control, de tipo proporcional integral saturada, según el modelo no lineal de la segunda presión, determina la posición nominal según la ecuación:

Según un modo de realización, el actuador es un actuador electromagnético con reluctancia variable que comprende una armadura ferromagnética fija, un bobinado de magnetización solidario con esta armadura y un sistema móvil en traslaciones alternativas, solidario con el elemento obturador, estando dispuesto el actuador de manera que un desplazamiento del sistema móvil provoque un desplazamiento axial del elemento obturador con respecto al orificio de paso del fluido, determinándose la primera ley de control para hacer que la posición converja hacia la posición nominal mediante la aplicación de una tensión a los terminales del bobinado para producir una fuerza magnética deseada que se aplica al sistema móvil para provocar el desplazamiento axial del elemento obturador hacia la posición nominal.

Según un modo de realización, la primera ley de control se basa en un primer modelo no saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada, no teniendo en cuenta el primer modelo no saturado una saturación magnética de la armadura ferromagnética.

Según un modo de realización, la primera ley de control se basa en un segundo modelo no saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada, teniendo en cuenta el segundo modelo no saturado una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética y el sistema móvil.

Según un modo de realización, la primera ley de control se basa en un modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética, teniendo en cuenta el modelo saturado la saturación magnética de la armadura ferromagnética, y una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética y el sistema móvil.

Según un modo de realización, el modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada comprende una primera parte del modelo aplicable cuando una corriente que circula en el bobinado de magnetización es inferior a una corriente de saturación, y una segunda parte del modelo aplicable cuando la corriente es mayor que la corriente de saturación, identificándose la segunda parte del modelo a partir de mediciones de la fuerza magnética deseada realizadas, para diferentes valores de la corriente superiores a la corriente de saturación, durante una fase de identificación de la segunda parte del modelo.

Según un modo de realización, la primera ley de control también incluye un efecto integral para limitar un ruido debido a la reconstrucción de una velocidad del elemento obturador estimada a partir de la posición medida del elemento obturador.

Según un modo de realización, la primera ley de control también incluye un efecto integral para compensar un error de modelización.

Según un modo de realización, el regulador de presión también incluye un dispositivo elástico adaptado para devolver el elemento obturador a una posición tal que el sistema móvil esté alejado de la armadura ferromagnética fija.

Según un modo de realización, el regulador de presión incluye un dispositivo de compensación al menos parcial de las fuerzas ejercidas por la presión del fluido sobre el elemento obturador.

Para su buena comprensión, un modo de realización y/o de implementación de la invención se describe con referencia a los dibujos adjuntos que representan, a modo de ejemplo no limitativo, un modo de realización o de implementación respectivamente de un dispositivo y/o de un procedimiento según la invención. Las mismas referencias en los dibujos designan elementos similares o elementos cuyas funciones son similares.

[Fig. 1] es una representación esquemática de un regulador de presión según la invención.

[Fig. 2] es una representación esquemática más detallada de un regulador de presión según la invención.

[Fig. 3] es una representación esquemática de un modo de funcionamiento de una ley de control del regulador de presión según la invención.

[Fig. 4] es una representación esquemática de un primer modo de funcionamiento simplificado de la ley de control del regulador de presión según la invención, en el que se ignora el modelo de posicionamiento del actuador.

[Fig. 5] es una representación esquemática de un segundo modo de funcionamiento simplificado de la ley de control del regulador de presión según la invención.

[Fig. 6] es una representación esquemática de un tercer modo de funcionamiento de la ley de control del regulador de presión según la invención.

[Fig. 7] es una representación esquemática del circuito magnético del actuador del regulador de presión según la invención.

Como se ilustra en la Figura 1, un regulador 1 de presión es un dispositivo 1 que se usa para expandir un fluido contenido en un depósito o una fuente 2 a una primera presión P1, normalmente muy alta, hacia una salida 3 configurada para desembocar aguas abajo del dispositivo 1 en otro depósito 4 a una presión P2 más baja, por ejemplo, unos pocos bares o decenas de bares, según los usos. Por ejemplo, en el sistema de propulsión de un lanzador espacial, el fluido podrá ser helio contenido en la fuente 2 a una presión P1 de 400 bares, estando configurado el regulador 1 de presión para expandir el helio desde la fuente 2 hacia la salida 3 que desemboca en una cavidad 4 de un depósito de combustible 5 para mantener dicho combustible 5 a una presión P2 de unos pocos bares, aguas arriba de una cámara de combustión 6.

Como se ilustra en detalle en la Figura 2, un regulador 1 de presión según un modo de funcionamiento de la invención comprende una válvula 10 controlada, insertada entre la fuente 2 de fluido a una primera presión P1 y la salida 3 de fluido a una segunda presión P2; el regulador 1 de presión también incluye un transductor de presión 9 adaptado para medir la segunda presión P2 y un ordenador 7 de control adaptado para controlar la válvula 10 de modo que la válvula genere una pérdida de presión entre la fuente de fluido y la salida, haciendo posible regular la segunda presión P2 a una presión nominal Pref; la válvula 10 controlada comprende un actuador 14 adaptado para restringir una sección de paso 11 del fluido, entre el regulador 1 de presión y la salida 3 de fluido, para variar dicha sección de paso; llevándose a cabo la restricción mediante un orificio 12 de paso del fluido y un elemento obturador 13 colocado en el eje del orificio y dispuesto de manera que un desplazamiento axial del elemento obturador 13 provoque una variación en la sección de paso del fluido; siendo accionado el elemento obturador 13 por el actuador (14); el regulador 1 de presión también comprende un sensor de posición 19 configurado para medir una posición X1 del elemento obturador 13 a lo largo de la dirección de desplazamiento del elemento obturador 13.

Como está representado en la Figura 3, el ordenador 7 de control del regulador 1 de presión está adaptado para hacer converger, según una primera ley de control LC1, la posición X<1>del elemento obturador 13 hacia una posición nominal Yr, determinándose la posición nominal Yr mediante una segunda ley de control LC2 para hacer converger la segunda presión P2 hacia la presión nominal Pref, sobre la base de un modelo MD de un caudal Dcue del regulador 1 de presión, siendo el caudal Dcue del regulador 1 de presión el caudal del fluido que fluye a través de la sección de paso entre el regulador 1 de presión y la salida 3 de fluido; dicho modelo MD del caudal Dcue del regulador 1 de presión se define en función de la posición X<1>del elemento obturador 13; además, dicha segunda ley de control LC2 se determina sobre la base de un modelo MP de la segunda presión P2, siendo dicho modelo MP de la segunda presión P2 una función del caudal Dcue del regulador 1 de presión y de un caudal de consumo Ds aguas abajo de la salida 3 de fluido; el caudal de consumo Ds aguas abajo de la salida 3 de fluido se determina, por ejemplo, mediante el consumo de combustible 5 en la cámara de combustión aguas abajo del depósito 4.

Según un ejemplo de realización, el actuador (14) es un actuador electromagnético con reluctancia variable que comprende una armadura (15) ferromagnética fija, un bobinado (16) de magnetización solidario con esta armadura y un sistema móvil (17) en traslaciones alternativas, solidario con el elemento obturador (13), estando dispuesto el actuador de manera que un desplazamiento del sistema móvil provoque un desplazamiento axial del elemento obturador con respecto al orificio (12) de paso del fluido, determinándose la primera ley de control (LC1) para hacer que la posición (X<1>) converja hacia la posición nominal (Yr) mediante la aplicación de una tensión (U) a los terminales del bobinado (16) para producir una fuerza magnética deseada (Fd) que se aplica al sistema móvil para provocar el desplazamiento axial del elemento obturador (13) hacia la posición nominal (Yr).

En particular, cuando no se tiene en cuenta la dinámica del elemento obturador, en otras palabras, la posición X<1>del elemento obturador 13 es igual a la posición nominal Yr, como se ilustra en la Figura 4, el modelo MP de la segunda presión P2 es, por ejemplo, un modelo lineal, sin saturación del caudal.

Más particularmente, el modelo lineal sin saturación del caudal se define mediante la ecuación:

[Mat.1]

A = A', ¡Dcue - D ,)

en la que P<2>es la derivada temporal de la segunda presión P2 y en la que Ks es una constante.

Por ejemplo, bajo ciertas hipótesis de flujo de un fluido gaseoso, en condiciones de compresión y expansión adiabática, con una temperatura constante T<2>del fluido en la cavidad 5 del depósito 4, se puede establecer que:

donde V<2>es el volumen del fluido en la cavidad 5 del depósito 4, y r es la constante de gas ideal dividida por la masa molar del fluido gaseoso.

Según otro ejemplo de realización, ilustrado en la Figura 5, no teniéndose nunca en cuenta la dinámica del elemento obturador 13, en otras palabras, suponiéndose siempre que la posición X<1>del elemento obturador 13 es igual a la posición nominal Yr, el modelo MP de la segunda presión P2 es, por ejemplo, un modelo lineal, con saturación del caudal.

Más particularmente, el modelo lineal con saturación del caudal se define mediante las ecuaciones:

[Mat.2]

A ~ A , ( s t t í , (D cu e ) “ D .2

y:

Según este modelo, el caudal Dcue del regulador 1 de presión está limitado dentro de un intervalo comprendido entre Dmín y Dmáx.

Según otro ejemplo de realización, ilustrado en la Figura 6, la segunda ley de control LC2 es una ley de tipo proporcional integral saturada, y el modelo MP de la segunda presión P2 es un modelo lineal con saturación del caudal.

Más particularmente, la segunda ley de control LC2, de tipo proporcional integral saturada, determina la posición nominal Yr según la ecuación:

en la que Kp y Ki son ganancias constantes, y en la que d es un parámetro de un modelo MD del caudal Dcue del regulador 1 de presión; según un ejemplo de dicho modelo MD del caudal Dcue del regulador 1 de presión, dicho caudal Dcue del regulador 1 de presión es una función lineal de la posición X<1>del elemento obturador 13, definida por la ecuación:

donde c es otro parámetro de esta función lineal.

Ventajosamente, para el parámetro c, se elegirá un valor igual al producto de un primer coeficiente cs y de una densidad y de una velocidad del fluido en el cuello del regulador de presión, es decir, allí donde la sección de paso del regulador de presión sea la más pequeña para la posición determinada X<1>del elemento obturador 13; además, para el parámetro d, se elegirá un valor igual al producto de un segundo coeficiente ds y de la densidad y de la velocidad del fluido en el cuello del regulador de presión; el primer coeficiente cs y el segundo coeficiente ds son los dos parámetros de una función lineal afín que representa la sección de paso Scue del regulador 1 de presión en función de una distancia e, o entrehierro, que separa la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17 en traslaciones alternativas, solidario con el elemento obturador 13, de modo que:

[Mat.8]

Scue(e)=cs e+ ds

Según otro ejemplo de realización, la segunda ley de control LC2 es una ley de tipo proporcional integral saturada, y el modelo MP de la segunda presión P2 es un modelo no lineal con saturación del caudal.

Más particularmente, la segunda ley de control LC2, de tipo proporcional integral saturada, determina la posición nominal Yr según la ecuación:

en la que Kp y K¡ son las ganancias constantes, y en la que d<2>y C<2>están determinados en particular por las siguientes ecuaciones:

[Mat.9]

C i=d-b2

[Mat.10]

Q = -c /2 b

[Mat.11]

d2=-ci/b

[Mat.12]

d 1 — 1 /bpcueC cue

con pcue = una densidad del fluido en el cuello del regulador de presión, es decir, allí donde la sección de paso del regulador de presión es la más pequeña para la posición determinada X<1>del elemento obturador 13,

y Ccue = una velocidad del fluido en el cuello del regulador de presión,

y donde los parámetros b, c y d son los coeficientes de un modelo de segundo grado MD del caudal Dcue del regulador 1 de presión; en función de la posición X<1>del elemento obturador 13, definiéndose dicho modelo mediante la ecuación:

[Mat. 13]

D c u e (X t )= b ( X i ) 2+ c X i d

Ventajosamente, para el parámetro c, se elegirá un valor igual al producto de un primer coeficiente cs y de la densidad pcue y de la velocidad Ccue del fluido en el cuello del regulador de presión; incluso más ventajosamente, para el parámetro d, se elegirá además un valor igual al producto de un segundo coeficiente ds y de la densidad pcue y de la velocidad Ccue del fluido en el cuello del regulador de presión; incluso más ventajosamente, para el parámetro b, se elegirá un valor igual al producto de un tercer coeficiente bs y de la densidad pcue y de la velocidad Ccue del fluido en el cuello del regulador de presión; siendo el primer coeficiente cs, el segundo coeficiente ds, el tercer coeficiente bs los coeficientes de una función de segundo grado, que representa la sección de paso Scue del regulador 1 de presión en función del entrehierro e, que separa la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17 en traslaciones alternativas, solidario con el elemento obturador 13, de modo que:

[Mat. 14]

Scue(e)=bs e2+cs e+ds

El entrehierro e está determinado, salvo por una constante, por la posición X<1>del elemento obturador 13.

La primera ley de control LC1 se determina para hacer que la posición X converja hacia la posición nominal Yr aplicando una tensión U a los terminales del bobinado 16 para producir una fuerza magnética deseada Fd que se aplica al sistema móvil para provocar el desplazamiento axial del elemento obturador 13 hacia la posición nominal Yr.

La fuerza magnética es una función de una corriente i que circula en el bobinado 16 de magnetización, solidario con la armadura ferromagnética 15, y depende de una inductancia L de un circuito magnético formado por el bobinado 16 de la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17. Esta inductancia L depende del entrehierro e que separa la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17. Según una fórmula conocida por los expertos en la técnica, la fuerza magnética Fmag creada por el circuito magnético en el sistema móvil 17 puede escribirse como:

Por lo tanto, un modelo de la fuerza magnética deseada se determina mediante un modelo correspondiente de la inductancia del circuito magnético formado por el bobinado 16 de la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17.

En particular, según un primer ejemplo, la primera ley de control LC1 se basa en un primer modelo no saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada Fd, no teniendo en cuenta dicho primer modelo no saturado una saturación magnética de la armadura ferromagnética 15.

Para ser representativo de la complejidad de los fenómenos magnéticos que se han de tener en cuenta, este modelo no saturado, más particularmente según un segundo ejemplo, puede tener en cuenta una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17.

En la Figura 7, que representa un ejemplo de realización de un circuito magnético formado por el bobinado 16 de la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17, no está representada en la figura una línea de campo promedio 30 del campo magnético creada en el circuito magnético por la circulación de la corriente en el bobinado 16. Las secciones S<1>y S<3>representadas en la Figura 7 son las secciones de un tubo de flujo magnético en el aire, en el espacio del entrehierro que separa la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17. Dichas secciones S<1>y S<3>dependen del entrehierro para tener en cuenta el efecto de la expansión de las líneas de campo.

Bajo la hipótesis de una ausencia de inductancia de fuga, un ejemplo de un modelo no saturado que no tenga en cuenta una saturación magnética de la armadura ferromagnética 15, pero que tenga en cuenta un efecto de expansión de las líneas de campo, se basará en una inductancia L modelizada según la fórmula:

En la que N es un número de espiras del bobinado 16.

Aun más particularmente, según un tercer ejemplo, la primera ley de control se basa en un modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética, teniendo en cuenta el modelo saturado la saturación magnética de la armadura ferromagnética 15, y una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17. En este caso, la expresión de la fuerza magnética utiliza un modelo de conocimiento resultante de la teoría si la corriente eléctrica es menor que la corriente de saturación y un modelo de comportamiento si la corriente es mayor que la corriente de saturación, modelizado según la fórmula:

[Mat.17]

en la que is representa una corriente de saturación, que depende del entrehierro e, es decir, del espacio comprendido entre la armadura ferromagnética 15 y el sistema móvil 17.

Un ejemplo de un modelo saturado que tenga en cuenta una saturación magnética de la armadura ferromagnética 15 y un efecto de expansión de las líneas de campo se basará en una inductancia L modelizada según la fórmula:

en la que:

- |U<0>= permeabilidad magnética del vacío;

- |Ur= permeabilidad magnética relativa del material de la armadura ferromagnética y del sistema móvil; - I<pm>= espesor de la parte móvil en mm;

- S<pm>= sección de la parte móvil en mm2;

- Icmi= espesor de la parte fija 1 en mm;

- Scmi= sección de la parte fija 1 en mm2;

- Icm<2>= espesor de la parte fija 2 en mm;

- Scm<2>= sección de la parte fija 2 en mm2;

- I<cm3>= espesor de la parte fija 3 en mm;

- Scm3= sección de la parte fija 3 en mm2.

Para ser aun más representativo de la realidad, el modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada (Fd) comprende una primera parte del modelo aplicable cuando la corriente i que circula en el bobinado 16 de magnetización es menor que la corriente de saturación is, y una segunda parte del modelo aplicable cuando la corriente i es mayor que la corriente de saturación is.

Según la primera parte del modelo saturado, la fuerza magnética deseada (Fd) se describe preferiblemente mediante la expresión:

Según la segunda parte del modelo saturado, la fuerza magnética deseada Fd se describe preferiblemente mediante una expresión identificada sobre la base de las mediciones realizadas durante una fase de identificación, para valores de la corriente i que sean mayores que la corriente de saturación is. Más particularmente, la expresión identificada sobre la base de las mediciones consiste en una interpolación entre valores medidos de la fuerza magnética deseada Fd, registrados en una tabla de valores medidos que corresponden a diferentes valores de la corriente i, o bien la expresión identificada es una fórmula paramétrica cuyos parámetros se determinan a partir de los valores medidos de la fuerza magnética deseada Fd.

Aun más particularmente, la corriente de saturación is se determina en función del entrehierro e según otra fórmula paramétrica identificada sobre la base de mediciones.

Todas las leyes de control descritas anteriormente utilizan un valor de la velocidad del sistema móvil 17, es decir, del elemento obturador 13. En ausencia de un sensor de velocidad, se estima un valor de la velocidad mediante un método numérico a partir de la señal del sensor de posición. Esto introduce un ruido de reconstrucción de la velocidad del elemento obturador. Para limitar dicho ruido de reconstrucción, la primera ley de control también incluye una limitación del ruido mediante la adición de un efecto integral a la primera ley de control.

Según un ejemplo de realización, el regulador de presión según la invención también incluye un dispositivo elástico 18 adaptado para devolver el elemento obturador 13 a una posición tal que el sistema móvil 17 esté alejado de la armadura 15 ferromagnética fija.

Según un ejemplo de realización, el regulador de presión según la invención incluye un dispositivo de compensación 20, 21, 22 al menos parcial de las fuerzas ejercidas por la presión del fluido sobre el elemento obturador 13.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Regulador (1) de presión controlado electrónicamente, del tipo que comprende una válvula (10) controlada insertada entre una fuente (2) de fluido a una primera presión (P1) y una salida (3) de fluido a una segunda presión (P2), siendo la segunda presión inferior a la primera presión, un transductor de presión (9) adaptado para medir la segunda presión y un ordenador (7) de control adaptado para controlar la válvula (10) de tal manera que la válvula genere una pérdida de presión entre la fuente de fluido y la salida, permitiendo regular la segunda presión (P2) a una presión nominal (Pref);

- comprendiendo la válvula (10) controlada un actuador (14) adaptado para restringir una sección de paso del fluido (11), entre la fuente (2) y la salida (3) de fluido, para variar dicha sección de paso,

- llevándose a cabo la restricción por medio de un orificio (12) de paso del fluido y un elemento obturador (13) colocado en el eje del orificio y dispuesto de manera que un desplazamiento axial del elemento obturador (13) provoque una variación en la sección de paso del fluido,

- siendo el elemento obturador (31) accionado por el actuador (14),

- comprendiendo el regulador (1) de presión un sensor de posición (19) del elemento obturador (13),

caracterizado por que el ordenador (7) de control está adaptado para hacer que, según una primera ley de control (LC1), la posición (X<1>) del elemento obturador (13) converja hacia una posición nominal (Yr), determinándose la posición nominal (Yr) mediante una segunda ley de control (LC2) para hacer que la segunda presión (P2) converja hacia la presión nominal (Pref), sobre la base de un modelo (MD) de un caudal (Dcue) del regulador (1) de presión, siendo el caudal del regulador de presión (Dcue) el caudal del fluido que fluye a través de la sección de paso entre el regulador de presión (1) y la salida (3) de fluido, definiéndose dicho modelo (MD) del caudal del regulador de presión (Dcue) en función de la posición (X<1>) del elemento obturador (13), determinándose dicha segunda ley de control (LC2) además sobre la base de un modelo (MP) de la segunda presión (P2) que es una función del caudal del regulador de presión (Dcue) y de un caudal de consumo (Ds) aguas abajo de la salida (3) de fluido.

2. Regulador (1) de presión según la reivindicación 1, en el que no se tiene en cuenta la dinámica del elemento obturador, es decir, en el que la primera ley de control (LC1) es tal que la posición (X<1>) del elemento obturador (13) es igual a la posición nominal (Yr) y en el que el modelo (MP) de la segunda presión (P2) es un modelo lineal, sin saturación del caudal.

3. Regulador (1) de presión según la reivindicación 1, en el que no se tiene en cuenta la dinámica del elemento obturador, es decir, en el que la primera ley de control (LC1) es tal que la posición (X<1>) del elemento obturador (13) es igual a la posición nominal (Yr) y en el que el modelo (MP) de la segunda presión (P2) es un modelo lineal, con saturación del caudal.

4. Regulador (1) de presión según la reivindicación 1, en el que la segunda ley de control es una ley de tipo proporcional integral saturada, y en el que el modelo (MP) de la segunda presión (P2) es un modelo lineal con saturación del caudal.

5. Regulador (1) de presión según la reivindicación 1, en el que la segunda ley de control es una ley de tipo proporcional integral saturada, y en el que el modelo (MP) de la segunda presión (P2) es un modelo no lineal con saturación del caudal.

6. Regulador (1) de presión según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el actuador (14) es un actuador electromagnético con reluctancia variable que comprende una armadura (15) ferromagnética fija, un bobinado (16) de magnetización solidario con esta armadura y un sistema móvil (17) en traslaciones alternativas, solidario con el elemento obturador (13), estando dispuesto el actuador de manera que un desplazamiento del sistema móvil provoque un desplazamiento axial del elemento obturador con respecto al orificio (12) de paso del fluido, determinándose la primera ley de control (LC1) para hacer que la posición (X<1>) converja hacia la posición nominal (Yr) mediante la aplicación de una tensión (U) a los terminales del bobinado (16) para producir una fuerza magnética deseada (Fd) que se aplica al sistema móvil para provocar el desplazamiento axial del elemento obturador (13) hacia la posición nominal (Yr).

7. Regulador (1) de presión según la reivindicación 4, en el que la primera ley de control (LC1) se basa en un primer modelo no saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada (Fd), no teniendo en cuenta el primer modelo no saturado una saturación magnética de la armadura ferromagnética (15).

8. Regulador (1) de presión según la reivindicación 4, en el que la primera ley de control se basa en un segundo modelo no saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada (Fd), teniendo en cuenta el segundo modelo no saturado una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética (15) y el sistema móvil (17).

9. Regulador (1) de presión según la reivindicación 4, en el que la primera ley de control se basa en un modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada (Fd), teniendo en cuenta el modelo saturado la saturación magnética de la armadura ferromagnética (15), y una expansión de las líneas de campo en un espacio comprendido entre la armadura ferromagnética (15) y el sistema móvil (17).

10. Regulador (1) de presión según la reivindicación 9, en el que el modelo saturado de cálculo de la fuerza magnética deseada (Fd) comprende una primera parte del modelo aplicable cuando una corriente que circula en el bobinado 16 de magnetización es inferior a una corriente de saturación, y una segunda parte del modelo aplicable cuando la corriente es mayor que la corriente de saturación, identificándose la segunda parte del modelo a partir de mediciones de la fuerza magnética deseada (Fd) realizadas, para diferentes valores de la corriente superiores a la corriente de saturación, durante una fase de identificación de la segunda parte del modelo.

11. Regulador (1) de presión según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la primera ley de control también incluye un efecto integral para limitar un ruido debido a la reconstrucción de una velocidad del elemento obturador estimada a partir de la posición medida del elemento obturador (13).

12. Regulador (1) de presión según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la primera ley de control también incluye un efecto integral para compensar un error de modelización.

13. Regulador de presión según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que también incluye un dispositivo elástico (18) adaptado para devolver el elemento obturador (13) a una posición tal que el sistema móvil (17) esté alejado de la armadura (15) ferromagnética fija.

14. Regulador de presión según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que comprende un dispositivo de compensación (20, 21, 22) al menos parcial de las fuerzas ejercidas por la presión del fluido sobre el elemento obturador (13).