CN104571149A - 用于气体集成输送***的质量流量控制装置及控制方法 - Google Patents

用于气体集成输送***的质量流量控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于集成气体输送***的质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元。控制单元包括A/D转换器、微处理器和阀控制电路。微处理器接收第一数字信号及第二数字信号，第一数字信号为流量设定信号或其经A/D转换的信号，第二数字信号为流量检测信号经A/D转换的信号。微处理器包括存储模块和计算模块。控制模块根据第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出，计算模块用于当A/D转换器输出第二数字信号时对第一数字信号及第二数字信号的偏差进行运算以输出第二控制信号。阀控制电路用于仅根据第一控制信号开启电磁阀或根据第一和第二控制信号控制电磁阀的开度。本发明能够提高质量流量控制器的响应速度，提高控制品质。

Description

用于气体集成输送***的质量流量控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于气体集成输送***的质量流量控制装置及质量流量控制方法。
背景技术
流量测量和控制是气体集成输送***中非常重要的一部分。质量流量控制器(MFC，mass flow controller)是工业中常见的设备，可以对气体或者液体进行精确的控制。图1所示为现有技术中MFC的结构框图。如图1所示，MFC1包括传感器11、电磁阀12、微处理器13、传感器驱动电路14、电磁阀驱动电路15、A/D转换器16。其中传感器驱动电路14与传感器11连接，用于接收传感器信号；电磁阀驱动电路15与电磁阀12连接，用于调节电磁阀的流通量；传感器驱动电路14和电磁阀驱动电路都15均与微处理器13连接。传感器11用于测量管式分流器17中的气体或液体的流速、流量等参量，将其转换成电信号并将信号传送至传感器驱动电路14，由传感器驱动电路14处理的信号以及输入的设定信号经A/D转换器16转换成数字信号后送到微处理器13，微处理器13处理这两路数字信号，根据需要生成流量控制信号，并将生成的流量控制信号输送给电磁阀驱动电路15，由电磁阀驱动电路15将其转换为模拟信号后通过控制电磁阀12实现对流量的控制。图2所示为MFC的控制原理图，通常情况下MFC内部是一个闭环控制***，用传感器21发出的传感器信号和设定信号的差作为偏差来通过PID22运算输出控制电压，进行电磁阀23开度的调节，最终实现对流体24的精确控制。其中，利用电磁阀来控制流体流量的基本原理是电流通过电磁线圈产生电磁力，如图3所示，电磁阀中有弹性元件31可以产生弹性力，线圈32产生的电磁力和弹性力平衡从而达到流量的稳定。而通常情况下，电磁力和距离并不是线性的，随着距离的变化，电磁力的变化显示出显著的非线性。
质量流量控制器是需要对100％量程内任一点的气体流量均可进行精确控制的产品，一般来说要求对2％满量程到100％满量程的流量都能够进行精确的调节。同时质量流量控制器的使用环境也会随着不同的客户而不同。因此常规的质量流量控制器很难保证对于2％FS-100％FS的所有流量都达到良好的控制响应。往往质量流量控制器在100％FS处取得了良好的控制品质，但2％FS处的控制品质却存在较大的过冲或响应时间过长的缺陷。
因此，使质量流量控制器在较宽的流量范围内调节且均具有良好的控制品质成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种响应时间缩短，具有较佳控制品质的质量流量控制装置及应用该质量流量控制装置的控制方法。
为达成上述目的，本发明提供一种质量流量控制装置，其包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元。所述输入端用于接收流量设定信号，所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号。所述控制单元包括A/D转换器，微处理器和阀控制电路。所述微处理器与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，其中该第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，该第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号。微处理器包括控制模块和计算模块，其中控制模块用于根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出；计算模块用于当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差进行运算以产生并输出第二控制信号。所述阀控制电路与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号开启所述电磁阀或根据所述第一控制信号和第二控制信号控制开启的所述电磁阀的开度。
优选地，所述阀控制电路包括第一阀控制电路，第二阀控制电路和第三阀控制电路。第一阀控制电路用于接收所述第一控制信号并产生第一开度控制信号；第二阀控制电路用于接收所述第二控制信号并产生第二开度控制信号；第三阀控制电路与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时，将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时，将两者叠加后输出至所述电磁阀以控制其开度。
优选地，所述第一阀控制电路和第二阀控制电路通过D/A方式或PWM滤波方式对所述第一控制信号和第二控制信号进行数模转换以生成所述第一开度控制信号和第二开度控制信号。
优选地，所述质量流量控制装置还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述第一控制信号的对应关系；所述控制模块与所述存储模块相连，用于根据所述阀模型输出对应于所述第一数字信号的所述第一控制信号。
优选地，所述阀模型根据预先采集数据获得。
优选地，所述阀模型根据所述预先采集数据拟合而成，拟合函数为分段函数或连续函数。
本发明还提供了另一种质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元。所述输入端用于接收流量设定信号，所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号。所述控制单元包括A/D转换器，微处理器和阀控制电路。所述微处理器与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，所述第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，所述第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号。微处理器包括控制模块和计算模块，其中控制模块用于根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出；计算模块用于当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差以第一比例调整，并对该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与所述第一控制信号的差值的比值。所述阀控制电路与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号生成第一开度控制信号以开启所述电磁阀或根据所述第一开度控制信号和第二开度控制信号来控制开启的所述电磁阀的开度，所述第二开度控制信号根据所述第二控制信号和所述第一比例生成。
优选地，所述阀控制电路包括第一阀控制电路，第二阀控制电路和第三阀控制电路。第一阀控制电路用于接收所述第一控制信号并根据初始数模转换比例产生所述第一开度控制信号；第二阀控制电路用于接收所述第二控制信号，并根据所述初始数模转换比例与所述第一比例的比值产生所述第二开度控制信号；第三阀控制电路与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时，将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时，将两者叠加后输出至所述电磁阀以控制其开度。
优选地，所述第一阀控制电路和第二阀控制电路通过D/A方式或PWM滤波方式对所述第一控制信号和第二控制信号进行数模转换以生成所述第一开度控制信号和第二开度控制信号。
优选地，所述质量流量控制装置还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述第一控制信号的对应关系；所述控制模块及计算模块均与所述存储模块相连，所述控制模块根据所述阀模型生成所述第一控制信号，所述计算模块根据所述阀模型计算出所述第一比例以生成所述第二控制信号。
优选地，所述对应关系根据预先采集数据获得或根据所述预先采集数据拟合为分段函数或连续函数。
本发明还提供了另一种质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元。所述输入端用于接收流量设定信号，所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号。所述控制单元包括A/D转换器，微处理器和阀控制电路。所述微处理器与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，所述第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，所述第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号。微处理器包括控制模块和计算模块，其中控制模块用于根据所述第一数字信号生成对应的分解信号并对该分解信号以第二比例调整而生成第一控制信号，所述第二比例为所述第一数字信号和所述分解信号的比值；计算模块用于当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差以第一比例调整，并对该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与分解信号的差值的比值。所述阀控制电路与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号和所述第二比例生成第一开度控制信号以开启所述电磁阀或根据所述第一开度控制信号和第二开度控制信号来控制开启的所述电磁阀的开度，所述第二开度控制信号根据所述第二控制信号和所述第一比例生成。
优选地，所述阀控制电路包括第一阀控制电路，第二阀控制电路和第三阀控制电路。第一阀控制电路用于接收所述第一控制信号，并根据初始数模转换比例与所述第二比例的比值产生所述第一开度控制信号；第二阀控制电路用于接收所述第二控制信号，并根据所述初始数模转换比例与所述第一比例的比值产生所述第二开度控制信号；第三阀控制电路与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时将两者叠加后输出至所述电磁阀以控制其开度。
优选地，所述质量流量控制装置还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述分解信号的对应关系；所述控制模块及计算模块均与所述存储模块相连，所述控制模块根据所述阀模型计算出所述第二比例以生成所述第一控制信号，所述计算模块根据所述阀模型计算出所述第一比例以生成所述第二控制信号。
优选地，所述阀模型根据预先采集数据获得或根据所述预先采集数据拟合为分段函数或连续函数。
本发明还提供一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其包括以下步骤：接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并根据所述第一控制信号开启电磁阀；检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；将所述流量检测信号转换为第二数字信号，对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值进行运算以产生并输出第二控制信号；以及根据所述第一控制信号和第二控制信号控制所述电磁阀的开度。
本发明还提供了一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其包括以下步骤：接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出；根据所述第一控制信号产生第一开度控制信号并以所述第一开度控制信号开启电磁阀；检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；将所述流量检测信号转换为第二数字信号并对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与所述第一控制信号的差值的比；以及根据所述第二控制信号和所述第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
本发明还提供了一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其包括以下步骤：接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；根据所述第一数字信号生成对应的分解信号；对所述分解信号以第二比例调整产生第一控制信号；根据所述第一控制信号和所述第二比例产生第一开度控制信号并以所述第一开度控制信号开启电磁阀；检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；将所述流量检测信号转换为第二数字信号并对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与所述分解信号的差值的比；以及根据所述第二控制信号和所述第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
本发明的有益效果在于根据流量设定信号生成用于直接控制电磁阀和利用PID算法控制电磁阀的两路控制信号，从而首先通过第一路控制信号直接开启电磁阀至一定开度后，再通过第二路控制信号以PID算法逐步调节阀门开度，相比于现有技术中完全依靠PID算法控制阀门开度可以有效地降低电磁阀控制的非线性，快速提高响应速度，使响应时间从2％-100％FS均达到理想的效果。
附图说明
图1为现有技术的质量流量控制器的结构框图；
图2为现有技术的质量流量控制器闭环控制的控制原理图；
图3为现有技术的质量流量控制器的电磁阀结构示意图；
图4为本发明一实施例质量流量控制装置的控制原理图；
图5为本发明一实施例质量流量控制装置的方块图；
图6为本发明一实施例质量流量控制方法的流程图；
图7为本发明另一实施例的质量流量控制装置的方块图；
图8为本发明另一实施例的质量流量控制方法的流程图；
图9为本发明另一实施例的质量流量控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
以下参照图4对本发明质量流量控制装置的控制原理加以说明。如图所示，质量流量控制装置在原有的闭环控制***的基础上，增加了一个开环控制部分。在输入端接收设定信号后，根据电磁阀的阀模型43送出第一控制电压直接作用于电磁阀44使电磁阀44打开、产生流体对象45，之后传感器41检测流体对象45的流量并输出检测信号。传感器41发出的检测信号和设定信号的差作为偏差值来通过PID模块42运算并送出第二控制电压，该第二控制电压和第一控制电压叠加以控制电磁阀44的开度，最终实现对流体对象45的精确控制。其中第一控制电压用于修正电磁阀的非线性，第二控制电压则用于PID控制。
接下来将结合具体实施例对本发明进一步阐述。
第一实施例
以下参照图5及图6对本发明的第一实施例的质量流量控制装置和控制方法进行说明。
图5所示为本实施例的质量流量控制装置的方块图。质量流量控制装置具有：输入端、传感器单元51、控制单元和电磁阀52。输入端用于接收从外部输入的流量设定信号。传感器单元51用于检测在流路中通过的流体的流量，并输出流量检测信号。通常的，输入端接收的流量设定信号以及传感器单元51输出的流量检测信号都是在一定宽幅内所包含的电压值，表示与满量程相对的设定流量和检测流量，一般是在0～5V的范围内表示，但需要注意的是流量设定信号也可以是数字信号，本发明并不加以限定。控制单元根据输入端所接收的流量设定信号及流量检测信号产生开度控制信号，并将该开度控制信号作用于电磁阀52从而控制流体的流量。控制单元包括A/D转换器53、微处理器54和阀控制电路55。A/D转换器53与传感器单元51和微处理器54连接，将流量检测信号AS2转换为第二数字信号DS2输出至微处理器54，此外如图5所示，A/D转换器53也可以连接于输入端和微处理器54之间，当输入端接收的流量设定信号为模拟信号AS1时将其转换为第一数字信号DS1并输出至微处理器54。微处理器54的输入端接收第一数字信号DS1和第二数字信号DS2这两路数字信号，需要说明的是，本实施例中流量设定信号AS1为模拟信号则其经A/D转换器转换为第一数字信号DS1，但若流量设定信号采用数字通讯的方式输入质量流量控制器，则其本身作为第一数字信号DS1无需经过A/D转换器转换即直接发送至微处理器。微处理器54根据两路数字信号相应生成控制信号S1和S2发送至阀控制电路55，阀控制电路55则根据这两路控制信号生成相应的开度控制信号输出以控制电磁阀52，最终控制流路内流过的流体的流量。
如图所示，微处理器54包括控制模块541和计算模块542。控制模块541接收第一数字信号DS1，根据该数字信号DS1生成对应的第一控制信号S1。具体的，控制模块541是根据阀模型来根据第一数字信号DS1得到第一控制信号S1，该阀模型用于表征第一数字信号DS1与第一控制信号S1的对应关系，其可存储于存储模块543中。存储模块543例如是EEPROM，此存储模块可内置于微处理器54中(如本实施例所示)或外置于微处理器之外，本发明不加以限制。阀模型可以根据预先采集的数据获得，例如以表格方式记录不同第一数字信号DS1所对应的第一控制信号S1；阀模型也可以根据预先采集的数据拟合而成，拟合为分段函数或连续函数，以表达第一数字信号DS1和第一控制信号S1的对应关系。
计算模块541接收第一数字信号DS1和第二数字信号DS2，对这两路信号的偏差值进行运算得到第二控制信号S2。具体的计算模块542可利用PID算法进行运算而生成控制信号S2。
阀控制电路55与微处理器554相连，其包括第一阀控制电路551，第二控制电路552和第三控制电路553。第一阀控制电路551接收第一控制信号S1并产生对应的第一开度控制信号S3；第二阀控制电路552接收第二控制信号S2并产生对应的第二开度控制信号S4。第一阀控制电路551和第二阀控制电路552可根据需要采用D/A方式或PWM滤波方式对第一控制信号S1和第二控制信号S2进行数模转换以生成所述第一开度控制信号S3和第二开度控制信号S4。第三阀控制电路553与第一阀控制电路551和第二阀控制电路552相连，当其仅接收到第一开度控制信号S3未接收到第二开度控制信号时，将该第一开度控制信号S3输出至电磁阀52以控制其开启；当其同时接收到第一开度控制信号S3和第二开度控制信号S4时，将两者叠加后输出至已经开启的电磁阀52以控制其开度。
以下将结合具体实例对本实施例的质量流量控制装置的流量控制方式加以详细说明，通常情况下流量设定信号范围为0-5V，表示设定流量0％-100％FS。电磁阀需要的控制电压在12V左右时，流量达到100％FS，即对应流量设定信号为5V。现假设流量设定信号为AS1＝5V。本实施例的控制方式分为两个阶段。
第一阶段，输入端接收该流量设定信号并由A/D转换器53以初始模数转换比例(如0～5V的电压对应于16位数字信号0～65535)转换为第一数字信号DS15v。阀模型是以分段函数拟合而成，具体为当DS1为对应于设定流量2％-50％的数字信号时，第一控制信号S1为对应于2V电压的数字信号DS1’2v；当DS1为对应于设定流量50％-100％的数字信号时，第一控制信号为对应于3V电压的数字信号DS1’3v。因此，控制模块541根据该阀模型将第一数字信号DS15v生成为对应的第一控制信号S1＝DS1’3v，并输出至第一阀控制电路551。第一阀控制电路551再根据初始的数模转换比例(即16位数字信号0～65535对应于0～5V的电压)以及流量电压值与电磁阀控制电压的对应关系将第一控制信号S1＝DS1’3v转换成对应的第一开度控制信号S3为例如9V的控制电压，并通过第三阀控制电路553以此9V的控制电压控制电磁阀52打开。在此过程中，由于传感器单元51尚未检测到流量，计算模块541，第二阀控制电路553并未工作。
第二阶段，当电磁阀52打开后产生流体流量，传感器单元51检测到流量信号AS2＝3V，并通过A/D转换器53转换为第二数字信号DS23v，计算模块542启动进行PID控制。具体的，计算模块542对第一数字信号DS15v和第二数字信号DS23v的偏差值进行比例积分微分运算得到第二控制信号S2，输出至第二阀控制电路552。第二阀控制电路552再根据初始的数模转换比例(即16位数字信号0～65535对应于0～5V的电压)以及流量电压值与电磁阀控制电压的对应关系将第二控制信号S2转换成对应的第二开度控制信号S4输出至第三阀控制电路553。此过程中，第三阀控制电路553仍接收来自第一阀控制电路551的第一开度控制信号S3。第三阀控制电路553将这两路开度控制信号叠加后作用在电磁阀52。之后再通过传感器单元检测流体流量、计算模块PID运算控制以及第二阀控制电路的转换以不断调整第二开度控制信号的大小直至第二开度控制信号S4＝3V，最终达到作用于电磁阀52的控制电压为12V。
由以上可知，当质量流量控制器的输入端收到流量设定信号后，微处理器会根据已有的阀模型，将流量设定信号生成第一控制信号并送出，通过第一阀控制电路直接作用到电磁阀上使其打开，以修正现有技术中电磁阀开启阶段的非线性。之后微处理器再进行PID控制送出第二控制信号，两路控制信号经转换而成的两个开度控制信号叠加后控制电磁阀。因此，本发明根据微处理器接收到的数字信号最终生成了两路阀控制电压，第一路阀控制电压直接用于控制电磁阀开启；第二路阀控制电压则是通过PID算法生成并和第一阀控制电压共同叠加以调节阀的开度。如此，在直接将阀打开到预定的开度后再进行PID控制，能够有效消除电磁阀开启阶段的非线性，提高响应速度。本实施例中，根据5V的流量设定信号生成第一控制信号为3V的数字信号，而使得先以9V的阀控制电压控制阀开启，之后计算模块根据流量检测信号为3V以及流量设定信号为5V的数字信号进行PID运算产生第二控制信号，产生对应的第二开度控制信号，与初始9V的阀控制电压叠加后对电磁阀开度进行控制，最终调节电磁阀控制电压至12V。当然在其他实施例中对于5V的流量设定信号，也可根据阀模型生成第一路控制信号为对应4V的数字信号等等，只要每一路控制信号所对应产生的电磁阀的控制电压均不超过电磁阀开度允许的最大控制电压即可。
图6所示为应用本实施例的质量流量控制装置的控制方法，其包括以下步骤：
S601，接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号。
该步骤中，若质量流量控制装置的输入端从外部接收流量设定信号为模拟信号AS1，则通过A/D转换器将其转换为第一数字信号DS1；若质量流量控制装置的输入端从外部接收流量设定信号为数字信号，则直接以其为第一数字信号DS1。
S602，根据第一数字信号生成对应的第一控制信号并根据第一控制信号开启电磁阀。
该步骤中，微处理器的控制模块根据阀模型将第一数字信号DS1转换为对应的第一控制信号S1。阀模型用于表征第一数字信号DS1与第一控制信号S1的对应关系，其可以根据预先采集的数据获得，也可以根据预先采集的数据拟合而成，拟合为分段函数或连续函数，以表达第一数字信号DS1和第一控制信号S1的对应关系。第一阀控制电路则根据第一控制信号S1产生第一开度控制信号S3作用于电磁阀而使电磁阀打开。
S603，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号。
该步骤中，电磁阀打开后产生流体流量，传感器单元检测到流路内的流体流量并输出流量检测信号AS2。
S604，将流量检测信号转换为第二数字信号，对第一数字信号以及第二数字信号的偏差值进行运算以产生并输出第二控制信号。
该步骤中，A/D转换器将流量检测信号AS2转换为第二数字信号DS2，微处理器的计算模块对第一数字信号DS1和第二数字信号DS2的偏差值进行PID运算以产生并输出第二控制信号S2。
S605，根据所述第一控制信号和第二控制信号控制电磁阀的开度。
该步骤中，第二阀控制电路根据第二控制信号S2产生第二开度控制信号S4，第三阀控制电路接收第一和第二开度控制信号S3、S4，将两者叠加共同作用到电磁阀上，控制电磁阀的开度，从而控制流体的流量。之后，重复进行步骤S603～S605，直至流体流量达到设定流量。
综上所述，本实施例的质量流量控制装置和控制方法通过进行PID控制之前，先施加一控制电压至电磁阀使其打开至预定开度，之后再通过PID控制来进一步调节电磁阀的开度，消除了电磁阀开启阶段的非线性，提高了响应速度。
第二实施例
以下参照图7和图8对本发明的第二实施例的质量流量控制装置和控制方法进行说明。
图7所示为本实施例的质量流量控制装置的方块图。质量流量控制装置具有：输入端、传感器单元71、控制单元和电磁阀72。输入端用于接收从外部输入的流量设定信号AS1。传感器单元71用于检测在流路中通过的流体的流量并输出流量检测信号AS2。控制单元根据输入端所接收的流量设定信号AS1及流量检测信号AS2产生开度控制信号，并将该开度控制信号输出至电磁阀72从而控制流体的流量。控制单元包括A/D转换器73、微处理器CPU74和阀控制电路75。A/D转换器73连接于输入端和微处理器74之间，将输入端接收的流量设定信号AS1转换为第一数字信号DS1并输出至微处理器74，此外A/D转换器73还与传感器单元71连接，将流量检测信号AS2转换为第二数字信号DS2输出至微处理器74。需要说明的是，本实施例中流量设定信号AS1为模拟信号则其经A/D转换器转换为第一数字信号DS1，但若流量设定信号采用数字通讯的方式输入质量流量控制器，则其本身作为第一数字信号DS1无需经过A/D转换器转换即直接发送至微处理器。微处理器74对这两路数字信号进行处理，生成控制信号S1和S2发送至阀控制电路75，阀控制电路75则根据这两路控制信号生成相应的开度控制信号输出至电磁阀72调节其开度，最终控制流路内流过的流体的流量。
如图所示，微处理器74包括控制模块741和计算模块742。控制模块541接收第一数字信号DS1，根据该数字信号DS1生成对应的第一控制信号S1。具体的，控制模块741是根据阀模型而由第一数字信号DS1得到第一控制信号S1，该阀模型用于表征第一数字信号与第一控制信号的对应关系，其可存储于存储模块743中。存储模块743例如是EEPROM，此存储模块可内置于微处理器74中(如本实施例所示)或外置于微处理器之外，本发明不加以限制。阀模型可以根据预先采集的数据获得，例如以表格方式记录不同第一数字信号DS1所对应的第一控制信号S1；阀模型也可以根据预先采集的数据拟合而成，拟合为分段函数或连续函数，以表达第一数字信号DS1和第一控制信号S1的对应关系。
计算模块741接收第一数字信号DS1和第二数字信号DS2，对这两路信号的偏差值D以第一比例P1进行调整转换，并对调整后的偏差值D’进行运算(如通过PID算法运算)得到第二控制信号S2。计算模块741也与存储模块743相连，根据存储模块中的阀模型计算得到第一比例P1＝第一数字信号DS1/(第一数字信号DS1-第一控制信号S1)。在进行PID运算之前，计算模块将偏差值D进行比例变换使调整后的偏差值D’＝D×P1。假设A/D转换器73以初始的模数转换比例PAD将流量设定信号AS1转换为M位的第一数字信号DS1，将流量检测信号AS2转换为M位的第二数字信号DS2。初始模数转换比例PAD为0～AS1max(AS1max为满量程对应的流量设定信号)个流量信号电压值分别对应于0～2M-1个数字信号，即每一个数字信号对应AS1max/2M个电压值，则初始的偏差值D分辨率为AS1max/2M。经过第一比例P1转换后输入计算模块的每一个数字信号对应(流量设定信号AS1-第一控制信号S1以初始数模转换比例PDA对应的电压值)/2M个流量信号电压值，偏差值D’的分辨率变为(流量设定信号AS1-第一控制信号S1以初始数模转换比例PDA对应的电压值)/2M，其中PDA＝1/PAD。偏差值D’的分辨率相较于初始分辨率更为提高，因此进行PID算法运算得到的第二控制信号S2的分辨率也得以提高(与调整的偏差值D’的分辨率相同)，第二控制信号S2的精度更高，能够增强电磁阀控制的稳定性。
阀控制电路75与微处理器74相连，其根据第一控制信号S1产生模拟的第一开度控制信号S3，根据第二控制信号S2和第一比例P1产生模拟的第二开度控制信号S4。具体的，阀控制电路75包括第一阀控制电路751，第二控制电路752和第三控制电路753。第一阀控制电路751接收第一控制信号S1并以初始数模转换比例PDA(模数转换比例PAD的倒数)转换为模拟电压V1＝S1×PDA，再将该模拟电压值V1转换为对应的第一开度控制信号S3；第二阀控制电路752接收第二控制信号S2并根据第一比例P1和初始数模转换比例PDA将其转换为模拟电压值V2＝S2×PDA/P1，再将该模拟电压值V2转换为对应的第二开度控制信号S4。第一阀控制电路751和第二阀控制电路752可根据需要采用D/A方式或PWM滤波方式对第一控制信号S1和第二控制信号S2进行数模转换，第一比例P1可通过微处理器输出或由阀控制电路直接从阀模型中获得。第三阀控制电路753与第一阀控制电路751和第二阀控制电路752相连，当其仅接收到第一开度控制信号S3未接收第二开度控制信号S4时，将该第一开度控制信号S3输出至电磁阀72以控制其开启；当其同时接收到第一开度控制信号S3和第二开度控制信号S4时，将两者叠加后输出至电磁阀72以控制其开度。
以下将结合具体实例对本实施例的质量流量控制装置的流量控制方式加以详细说明，假设流量设定信号为AS1＝4.5V，对应的电磁阀控制电压为11V。本实施例的控制方式分为两个阶段。
第一阶段，输入端接收该设定信号并由A/D转换器73以初始模数转换PAD比例(如0～5V的电压对应于16位数字信号0～65535)转换为第一数字信号DS14.5v。阀模型是以分段函数拟合而成，具体为当DS1为对应于设定流量2％-50％的数字信号时，第一控制信号S1为对应于2V电压的数字信号DS1’2v；当DS1为对应于设定流量50％-100％的数字信号时，第一控制信号为对应于3V电压的数字信号DS1’3v。因此，控制模块741根据该阀模型将第一数字信号DS14.5v转换为第一控制信号S1＝DS1’3v，并输出至第一阀控制电路551。第一阀控制电路751再根据初始的数模转换比例PDA(即16位数字信号0～65535对应于0～5V的电压)将第一控制信号S1＝DS1’3v转换成模拟值V1＝DS1’3v×PDA，再将该模拟电压V1转换为对应的第一开度控制信号S3例如为9V的控制电压，并通过第三阀控制电路753以此9V的控制电压控制电磁阀72打开。在此过程中，由于传感器单元71尚未检测到流量，计算模块741，第二阀控制电路753并未工作。
第二阶段，当电磁阀72打开后产生流体流量，传感器单元71检测到流量信号AS2＝3V，并通过A/D转换器73转换为第二数字信号DS23v，计算模块742启动进行PID控制。具体的，计算模块742对第一数字信号DS14.5v和第二数字信号DS23v的偏差值D进行第一比例调整，调整后的偏差值D’＝D×4.5/(4.5-3)，分辨率为1.5V/65536，相较于初始分辨率5V/65536得以显著提升。计算模块742对调整的偏差值D’进行比例积分微分运算得到的第二控制信号S2的分辨率也得以提高。计算模块742将第二控制信号S2输出至第二阀控制电路752后，第二阀控制电路752先根据第二控制信号S2和调整的数模转换比例PDA’得到第二控制信号的模拟值V2。这里，调整的数模转换比例PDA’为初始的数模转换比例PDA(即16位数字信号0～65535对应于0～5V的电压)与第一比例P1的比值，即PDA’＝PDA/P1。因此模拟电压V2＝S2×PDA/P1。然后，将模拟电压V2转换为对应的阀控制电压S4。第二阀控制电路752将第二开度控制信号S4输出至第三阀控制电路753。此过程中，第三阀控制电路753仍接收来自第一阀控制电路751的第一开度控制信号S3。第三阀控制电路753将这两路开度控制信号叠加后作用在电磁阀72，进一步控制电磁阀52的开度。之后再通过不断调整第二开度控制信号S4的大小最终达到作用于电磁阀52的控制电压为11V。
图8所示为应用本实施例的质量流量控制装置的控制方法，其包括以下步骤：
该质量流量控制装置执行以下步骤：
S801，接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号。
该步骤中，若质量流量控制装置的输入端从外部接收流量设定信号为模拟信号AS1，通过A/D转换器以初始模数转换比例PAD将其转换为第一数字信号DS1；若质量流量控制装置的输入端从外部接收流量设定信号为数字信号，则直接以其为第一数字信号DS1。
S802，根据第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出。
该步骤中，微处理器的控制模块根据阀模型将第一数字信号DS1转换为对应的第一控制信号S1。阀模型可以根据预先采集的数据获得，也可以根据预先采集的数据拟合为分段函数或连续函数。
S803，根据第一控制信号产生第一开度控制信号并以第一开度控制信号开启电磁阀。
该步骤中，第一阀控制电路根据第一控制信号S1，以初始数模转换比例PDA(即模数转换比例PAD的倒数)转换为模拟信号，并产生对应的第一开度控制信号S3作用于电磁阀而使电磁阀打开。
S804，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号。
该步骤中，电磁阀打开后产生流体流量，传感器单元检测到流路内的流体流量并输出流量检测信号AS2。
S805，将流量检测信号转换为第二数字信号，对第一数字信号以及第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号。
该步骤中，A/D转换器仍然是以初始模数转换比例PAD将流量检测信号AS2转换为第二数字信号DS2，微处理器的计算模块对第一数字信号DS1和第二数字信号DS2的偏差值D以第一比例P1进行调整，使调整的偏差值D’＝D×P1，其中第一比例P1＝DS1/(DS1-S1)。计算模块基于调整后的偏差值D’进行PID运算以产生并输出第二控制信号S2。第二控制信号S2的分辨率为(流量设定信号AS1-第一控制信号S1以初始数模转换比例PDA对应的电压值)/2M。
S806，根据第二控制信号和第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
该步骤中，第二阀控制电路对第二控制信号S2，以初始数模转换比例PDA和第一比例P1转换为模拟信号V2＝S2×PDA/P1，并生成对应的第二开度控制信号S4。第三阀控制电路接收第一和第二开度控制信号S3、S4，将两者叠加共同作用到电磁阀上，控制电磁阀的开度，从而控制流体的流量。重复进行步骤S804～S806直至流体流量达到设定流量。
相较于第一实施例，本实施例通过提高输入计算模块的第一数字信号和第二数字信号的偏差值的分辨率，进而提高了第二控制信号的分辨率和精确度，也就能够增加第二开度控制信号对电磁阀控制的稳定性。
第三实施例
在第二实施例的基础上，本实施例同时提高了第一控制信号和第二控制信号的分辨率和精度。
质量流量控制装置具有：输入端、传感器单元71、控制单元和电磁阀72。控制单元包括A/D转换器73、微处理器CPU74和阀控制电路75。A/D转换器73、传感器单元71和输入端的作用于上述实施例相同，本实施例不再加以赘述。
微处理器74包括控制模块741和计算模块742。控制模块741接收第一数字信号DS1后并未直接将其转换形成第一控制信号，而是先将该数字信号DS1转换为对应的分解信号DS1’，对分解信号DS1’进行比例调整后再生成第一控制信号S1。具体的，控制模块741是根据阀模型来将第一数字信号DS1转换从而得到分解信号DS1’，分解信号DS1’要小于第一数字信号DS1。阀模型用于表征第一数字信号与分解信号的对应关系，其可存储于存储模块743，如EEPROM中。阀模型可以根据预先采集的数据获得，例如以表格方式记录不同第一数字信号DS1所对应的分解信号DS1’；阀模型也可以根据预先采集的数据拟合而成，拟合为分段函数或连续函数，以表达第一数字信号DS1和分解信号DS1’的对应关系。
控制模块741对分解信号DS1’以第二比例P2进行调整转换而形成第一控制信号S1。具体的，第一控制信号S1＝DS1’×P2，第二比例P2可通过控制模块741根据阀模型计算得到，P2＝第一数字信号DS1/分解信号DS1’。假设A/D转换器73以初始的模数转换比例PAD将流量设定信号AS1转换为M位的第一数字信号DS1，将流量检测信号AS2转换为M位的第二数字信号DS2。初始模数转换比例PAD为流量设定信号0～AS1max(AS1max为满量程对应的流量设定信号)分别对应于数字信号0～2M-1，即每一个数字信号对应AS1max/2M个流量信号电压值，则第一数字信号和分解信号的分辨率均为AS1max/2M。经过第一比例P2转换后每一个数字信号对应AS1’/2M个电压值(AS1’为分解信号DS1’以初始数模转换比例PDA所对应的电压值)，第一控制信号的分辨率为：AS1’/2M，由于分解信号DS1’小于第一数字信号DS1，第一控制信号S1的分辨率相较于初始分辨率更高。
计算模块741接收第一数字信号DS1和第二数字信号DS2，对这两路信号的偏差值D以第一比例P1进行调整转换，并对调整后的偏差值D’进行运算(如通过PID算法运算)得到第二控制信号S2。计算模块741与存储模块相连，根据阀模型计算得到第一比例P1＝第一数字信号DS1/(第一数字信号DS1-分解信号DS1’)。在进行PID运算之前，计算模块741将偏差值D进行比例变换，使调整后的偏差值D’＝D×P1。经过第一比例P1转换后输入计算模块的每一个数字信号对应(AS1-AS1’)/2M个流量信号电压值，AS1’为分解信号DS1’以初始数模转换比例PDA所对应的电压值。因此，偏差值D’的分辨率变为(AS1-AS1’)/2M，相较于初始分辨率也得以提高，因此经PID算法运算得到的第二控制信号S2精度更高。
阀控制电路75与微处理器74相连，其根据第一控制信号S1和第二比例P2产生模拟的第一开度控制信号S3，根据第二控制信号S2和第一比例P1产生模拟的第二开度控制信号S4。具体的，阀控制电路75包括第一阀控制电路751，第二控制电路752和第三控制电路753。第一阀控制电路751接收第一控制信号S1并根据第二比例P2和初始数模转换比例PDA将其转换为模拟信号V1＝S1×PDA/P2，再将该模拟信号V1转换为对应的第一开度信号S3；第二阀控制电路752接收第二控制信号S2并根据第一比例P1和初始数模转换比例PDA将其转换为模拟信号V2＝S2×PDA/P1，再将该模拟信号V2转换为对应的第二开度控制信号S4。第一阀控制电路751和第二阀控制电路752可根据需要采用D/A方式或PWM滤波方式对第一控制信号S1和第二控制信号S2进行数模转换，第一比例P1和第二比例P2可通过微处理器输出或由阀控制电路直接从阀模型中获得。第三阀控制电路753与第一阀控制电路751和第二阀控制电路752相连，当其仅接收到第一开度控制信号S3未接收第二开度控制信号S4时，将该第一开度控制信号S3输出至电磁阀72以控制其开启；当其同时接收到第一开度控制信号S3和第二开度控制信号S4时，将两者叠加后输出至开启的电磁阀72以控制其开度。
图9所示为应用本实施例的质量流量控制装置的控制方法，其包括以下步骤：
S901，接收流量设定信号AS1并将其作为或转换为第一数字信号DS1。
该步骤中，若质量流量控制装置的输入端接收流量设定信号为模拟信号AS1，通过A/D转换器以初始模数转换比例PAD将其转换为M位的第一数字信号DS1；若质量流量控制装置的输入端从外部接收流量设定信号为数字信号，则直接以其为第一数字信号DS1。
S902，根据第一数字信号生成对应的分解信号。
该步骤中，微处理器的控制模块根据阀模型将第一数字信号DS1转换为对应的分解信号DS1’。阀模型可以根据预先采集的数据获得，也可以根据预先采集的数据拟合为分段函数或连续函数。分解信号DS1’较佳是小于第一数字信号DS1。
S903，对分解信号以第二比例调整产生第一控制信号。
该步骤中，生成的第一控制信号S1＝DS1’×P2，其中第二比例P2＝DS1/DS1’。第一控制信号S1的分辨率为AS1’/2M，AS1’为分解信号DS1’以初始数模转换比例PDA转换得到的电压值。
S904，根据第一控制信号和第二比例产生第一开度控制信号并以第一开度控制信号开启电磁阀。
该步骤中，第一阀控制电路根据第一控制信号S1，以初始数模转换比例PDA和第二比例P2转换为模拟信号V2＝S3＝S1×PDA/P2，并产生对应的第一开度控制信号S3。第一阀控制电路将第一开度控制信号S3作用于电磁阀而使电磁阀打开。
S905，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号。
该步骤中，电磁阀打开后产生流体流量，传感器单元检测到流路内的流体流量并输出流量检测信号AS2。
S906，将流量检测信号转换为第二数字信号，对第一数字信号以及第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号。
该步骤中，A/D转换器仍然是以初始模数转换比例PAD将流量检测信号AS2转换为第二数字信号DS2，计算模块对第一数字信号DS1和第二数字信号DS2的偏差值D以第一比例P1进行调整，使调整的偏差值D’＝D×P1，其中第一比例P1＝DS1/(DS1-DS1’)。计算模块基于调整后的偏差值D’进行PID运算以产生并输出第二控制信号S2。第二控制信号S2的分辨率为(AS1-AS1’)/2M。
S907，根据第二控制信号和第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
该步骤中，第二阀控制电路根据第二控制信号S2，以初始数模转换比例PDA和第一比例P1产生模拟信号V2＝S2×PDA/P1，并据此产生对应的第二开度控制信号S4。第三阀控制电路接收第一和第二开度控制信号S3、S4，将两者叠加共同作用到电磁阀上，控制电磁阀的开度，从而控制流体的流量。重复步骤S905～S907，直至流体流量达到设定流量。
本实施例中，由于第一控制信号和第二控制信号的分辨率都有所提高，能够进一步改善电磁阀控制的稳定性和精确度。
综上所述，本发明的质量流量控制方法根据微处理器接收到的流量设定信号生成第一路控制信号并根据流量设定信号和流量检测信号生成第二路控制信号，其中第一路控制信号通过阀控制电路直接用于控制电磁阀开启；第二路控制信号则为PID控制的结果，以在电磁阀开启后和第一路控制信号通过阀控制电路共同调节电磁阀的开度。本发明先直接将阀打开到预定的开度，之后再进行PID控制，能够有效消除电磁阀开启阶段的非线性，提高响应速度。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (18)

1.一种质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元，其特征在于：
所述输入端用于接收流量设定信号；
所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号；
所述控制单元包括：
A/D转换器；
微处理器，与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，所述第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，所述第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号，其包括：
控制模块，用于根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出；
计算模块，当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，对所述第一数字信号以及
所述第二数字信号的偏差进行运算以产生并输出第二控制信号；以及
阀控制电路，与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号开启所述电磁阀或根据所述第一控制信号和第二控制信号以控制开启的所述电磁阀的开度。
2.根据权利要求1所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀控制电路包括：
第一阀控制电路，用于接收所述第一控制信号并产生第一开度控制信号；
第二阀控制电路，用于接收所述第二控制信号并产生第二开度控制信号；以及
第三阀控制电路，与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时，将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时，将两者叠加后输出至开启的所述电磁阀以控制其开度。
3.根据权利要求2所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述第一阀控制电路和第二阀控制电路通过D/A方式或PWM滤波方式对所述第一控制信号和第二控制信号进行数模转换以生成所述第一开度控制信号和第二开度控制信号。
4.根据权利要求1所述的质量流量控制装置，其特征在于，还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述第一控制信号的对应关系；所述控制模块与所述存储模块相连，用于根据所述阀模型输出对应于所述第一数字信号的所述第一控制信号。
5.根据权利要求4所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀模型根据预先采集数据获得。
6.根据权利要求5所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀模型根据所述预先采集数据拟合而成，拟合函数为分段函数或连续函数。
7.一种质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元，其特征在于：
所述输入端用于接收流量设定信号；
所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号；
所述控制单元包括：
A/D转换器；
微处理器，与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，所述第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，所述第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号，其包括：
控制模块，用于根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号；
计算模块，当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，将所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并对该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与第一控制信号的差值的比值；以及
阀控制电路，与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号生成第一开度控制信号以开启所述电磁阀或根据所述第一开度控制信号和第二开度控制信号来控制开启的所述电磁阀的开度，所述第二开度控制信号根据所述第二控制信号和所述第一比例生成。
8.根据权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀控制电路包括：
第一阀控制电路，用于接收所述第一控制信号并根据初始数模转换比例产生所述第一开度控制信号；
第二阀控制电路，用于接收所述第二控制信号并根据所述初始数模转换比例与所述第一比例的比值产生所述第二开度控制信号；以及
第三阀控制电路，与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时，将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时，将两者叠加后输出至所述电磁阀以控制其开度。
9.根据权利要求8所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述第一阀控制电路和第二阀控制电路通过D/A方式或PWM滤波方式对所述第一控制信号和第二控制信号进行数模转换以生成所述第一开度控制信号和第二开度控制信号。
10.根据权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述第一控制信号的对应关系；所述控制模块及计算模块均与所述存储模块相连，所述控制模块根据所述阀模型生成所述第一控制信号，所述计算模块根据所述阀模型计算出所述第一比例以生成所述第二控制信号。
11.根据权利要求10所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀模型根据预先采集数据获得或根据所述预先采集数据拟合为分段函数或连续函数。
12.一种质量流量控制装置，包括输入端、传感器单元、电磁阀以及控制单元，其特征在于：
所述输入端用于接收流量设定信号；
所述传感器单元用于检测流路中流体的流量并输出流量检测信号；
所述控制单元包括：
A/D转换器；
微处理器，与所述A/D转换器相连，其输入端接收第一数字信号及第二数字信号，所述第一数字信号为所述流量设定信号或所述流量设定信号经所述A/D转换器转换的信号，所述第二数字信号为所述流量检测信号经所述A/D转换器转换的信号，其包括：
控制模块，用于根据所述第一数字信号生成对应的分解信号并对该分解信号以第二比例调整而生成第一控制信号，所述第二比例为所述第一数字信号和所述分解信号的比值。
计算模块，当所述A/D转换器输出所述第二数字信号时，将所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并对该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与分解信号的差值的比值；以及
阀控制电路，与所述微处理器相连，用于仅根据所述第一控制信号和所述第二比例生成第一开度控制信号以开启所述电磁阀或根据所述第一开度控制信号和第二开度控制信号来控制开启的所述电磁阀的开度，所述第二开度控制信号根据所述第二控制信号和所述第一比例生成。
13.根据权利要求12所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀控制电路包括：
第一阀控制电路，用于接收所述第一控制信号并根据初始数模转换比例与所述第二比例的比值产生所述第一开度控制信号；
第二阀控制电路，用于接收所述第二控制信号并根据所述初始数模转换比例与所述第一比例的比值产生所述第二开度控制信号；以及
第三阀控制电路，与所述第一阀控制电路和第二阀控制电路相连，用于当仅接收所述第一开度控制信号时，将该第一开度控制信号输出至所述电磁阀以控制其开启；当同时接收所述第一开度控制信号和第二开度控制信号时，将两者叠加后输出至所述电磁阀以控制其开度。
14.根据权利要求12或13所述的质量流量控制装置，其特征在于，还包括用于存储一阀模型的存储模块，该阀模型表征所述第一数字信号与所述分解信号的对应关系；所述控制模块及计算模块均与所述存储模块相连，所述控制模块根据所述阀模型计算出所述第二比例以生成所述第一控制信号，所述计算模块根据所述阀模型计算出所述第一比例以生成所述第二控制信号。
15.根据权利要求14所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述阀模型根据预先采集数据获得或根据所述预先采集数据拟合为分段函数或连续函数。
16.一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其特征在于，包括以下步骤：
S11，接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；
S12，根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并根据所述第一控制信号开启电磁阀；
S13，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；
S14，将所述流量检测信号转换为第二数字信号，对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值进行运算以产生并输出第二控制信号；以及
S15，根据所述第一控制信号和第二控制信号控制所述电磁阀的开度。
17.一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其特征在于，包括以下步骤：
S21，接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；
S22，根据所述第一数字信号生成对应的第一控制信号并输出；
S23，根据所述第一控制信号产生第一开度控制信号并以所述第一开度控制信号开启电磁阀；
S24，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；
S25，将所述流量检测信号转换为第二数字信号并对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与所述第一控制信号的差值的比；以及
S26，根据所述第二控制信号和所述第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
18.一种质量流量控制方法，应用于一质量流量控制装置，其特征在于，包括以下步骤：
S31，接收流量设定信号并将其作为或转换为第一数字信号；
S32，根据所述第一数字信号生成对应的分解信号；
S33，对所述分解信号以第二比例调整产生第一控制信号；
S34，根据所述第一控制信号和所述第二比例产生第一开度控制信号并以所述第一开度控制信号开启电磁阀；
S35，检测流路内的流体流量并输出流量检测信号；
S36，将所述流量检测信号转换为第二数字信号并对所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差值以第一比例调整，并依据该调整的偏差值进行运算得到第二控制信号，所述第一比例为所述第一数字信号和所述第一数字信号与所述分解信号的差值的比；以及
S37，根据所述第二控制信号和所述第一比例产生第二开度控制信号，以所述第一开度控制信号和第二开度控制信号控制所述电磁阀的开度。
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