CN104949283A - 一种控制风量的风阀调节方法及*** - Google Patents

一种控制风量的风阀调节方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种控制风量的风阀调节方法及***，所述方法包括：在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇并确定曲线簇公式；确定曲线簇中的最佳阻力特性曲线并确定曲线簇公式中的特性常数；测定当前风阀风量和当前风阀开度，确定曲线簇公式中的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线；根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度；调节风阀的当前开度为获取的所述所需的风阀开度。本发明采用风阀外部阻力特性曲线簇来预测控制风阀的开度，调试简单，控制迅速，可以达到很高的控制速度。

Description

一种控制风量的风阀调节方法及***
技术领域
本发明涉及工业通风技术领域，具体为一种控制风量的风阀调节方法及***。
背景技术
工业通风或者送风***往往为了达到控制目的，使用各类风阀进行风量的控制。这类风阀的控制***往往包括了检测风量、风阀开度、***压力、控制器(机构)、风阀开度执行器(机构)。而风***管道当中的压力与阻力状况会频繁变化，风阀需要进行适时的调节来达到***的工艺或者舒适性要求。
当前的风阀控制方式主要有二类。第一类为风速/风量的闭环控制，此类控制方法主要根据管道***中的风速/风压传感器进行反馈控制。通常采用PID控制方法，如图1所示，当所需风量变化时，PID控制设定点变化，则***偏差增大，PID的控制输出增大，***通过多周期的不断调整输出最终达到控制设定点。当管道***的压力或阻力发生变化时，管道***中的风速会发生变化，此时PID的目标过程值发生变化，则***偏差增大，PID的控制输出增大，***通过多周期的不断调整输出最终达到控制设定点。PID控制的参数整定往往在实际控制工程中很费时费力，同时往往整定的一套参数对于不同时间特性的***扰动控制不同完全适应。在一般实时性控制要求不高的场合可以适用，但是在一些需要快速精确的控制场合往往无法满足要求极容易产生超调和震荡。第二类控制方式主要通过风阀内部的自适应调整机构达到平衡压力，如图2所示，这类自适应机构的风阀往往利用弹簧、气囊、重力等平衡机构，当管道压力增大时，则风阀的开度因为平衡机构的补偿作用而变小，当管道压力变小时，则风阀的开度增大，通过这样的开度变化来(风阀的阻力)平衡压力的变化。这类风阀虽然有较好的压力自适应性能，但是一般结构复杂，成本高，压力损失大。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种控制风量的风阀调节方法及***，用于解决现有技术中风阀控制时存在的控制速度慢、偏差大以及风阀结构复杂、成本高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种控制风量的风阀调节方法，所述控制风量的风阀调节方法包括：在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式；确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数；当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，测定当前风阀风量和当前风阀开度，通过所述当前风阀风量和所述当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线；根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度；调节风阀的当前开度为获取的所述所需的风阀开度。
优选地，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。
优选地，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
优选地，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。
优选地，通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数。
为实现上述目的，本发明还提供一种控制风量的风阀调节***，所述控制风量的风阀调节***包括：测定模块，用于在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；曲线簇模块，与所述测定模块相连，用于根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式；控制预判模块，与所述曲线簇模块相连，用于确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数；当前特性曲线模块，与所述曲线簇模块和所述控制预判模块相连，当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，用于根据当前测定的当前风阀风量和当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线；风阀开度确定模块，与所述当前特性曲线模块相连，用于根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度；调节模块，与所述风阀开度确定模块相连，用于将风阀的当前开度调节为获取的所述所需的风阀开度。
优选地，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。
优选地，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
优选地，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。
优选地，通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数。
如上所述，本发明的一种控制风量的风阀调节方法及***，具有以下有益效果：
1、本发明采用风阀外部阻力特性曲线簇来预测控制风阀的开度，调试简单，控制迅速，在允许的控制误差允许范围内，可以达到很高的控制速度。
2、本发明相比传统的PID闭环反馈控制，具有速度更快，震荡小的优势。
3、本发明相比内部压力平衡机构的风阀，则具有实施成本低，维护成本低以及实施性好的优势。
4、本发明具有较强的通用性和实用性。
附图说明
图1显示为现有技术中传统的PID闭环反馈控制示意图。
图2显示为现有技术中具有压力平衡机构的调节风阀示意图。
图3显示为本发明的一种控制风量的风阀调节方法的流程示意图。
图4显示为本发明的一种控制风量的风阀调节方法中风阀在不同外部阻力状况下的特性曲线簇图。
图5显示为本发明的一种控制风量的风阀调节方法中获取所需的风阀开度的示意图。
图6显示为本发明的一种控制风量的风阀调节***的结构示意图。
元件标号说明
1    控制风量的风阀调节***
11   测定模块
12   曲线簇模块
13   控制预判模块
14   当前特性曲线模块
15        风阀开度确定模块
16        调节模块
S11～S16  步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图3至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的目的在于提供一种控制风量的风阀调节方法及***，用于解决现有技术中风阀控制时存在的控制速度慢、偏差大以及风阀结构复杂、成本高的问题。以下将详细阐述本发明的一种控制风量的风阀调节方法及***的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种控制风量的风阀调节方法及***。
本实施例提供一种控制风量的风阀调节方法，具体地，如图3所示，所述控制风量的风阀调节方法包括以下步骤。
步骤S11，在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；其中，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。在同一个风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量，获取多组开度和对应风量的数据。
步骤S12，根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式。通过采用风阀外部阻力特性曲线簇来预测控制风阀的开度，调试简单，控制迅速，在允许的控制误差允许范围内，可以达到很高的控制速度。
具体地，如图4所示，在本实施例中，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
步骤S13，确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数。
具体地，如图4所示，在本实施例中，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数，即A和C。如图5所示，此时，所述最佳阻力特性曲线可以称为调试期外部阻力特性曲线，通过调试期外部阻力特性曲线上的两点，例如，通过(风量为X1，开度为Y1)和(风量为X1，开度为Y1)的两点确定所述曲线簇公式中的特性常数A和C。
步骤S14，当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，测定当前风阀风量和当前风阀开度(例如图5中的风量Xm，开度Ym)，通过所述当前风阀风量和所述当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，即图5中所述的当前实际外部阻力特性曲线。
步骤S15，根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量(即图5中所示的Xr)对应的所需的风阀开度(即所需的风阀开度为图5中所示的Yr)。
步骤S16，调节风阀的当前开度为获取的所述所需的风阀开度。这样本实施例通过定时的风阀外部阻力状况测定，即可不断调整***阻力工作曲线。达到良好的预判控制效果。
为实现上述目的，本实施例还提供一种控制风量的风阀调节***，具体地，如图6所示，控制风量的风阀调节***1包括：测定模块11、曲线簇模块12、控制预判模块13、当前特性曲线模块14、风阀开度确定模块15以及调节模块16。
测定模块11用于在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量。其中，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。在同一个风阀外部阻力状况下，测定模块11测定风阀在不同开度下的风量，获取多组开度和对应风量的数据。
曲线簇模块12与所述测定模块11相连，用于根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式。通过采用风阀外部阻力特性曲线簇来预测控制风阀的开度，调试简单，控制迅速，在允许的控制误差允许范围内，可以达到很高的控制速度。
具体地，如图4所示，在本实施例中，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
控制预判模块13与所述曲线簇模块12相连，用于确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数。
具体地，如图4所示，在本实施例中，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数，即A和C。如图5所示，此时，所述最佳阻力特性曲线可以称为调试期外部阻力特性曲线，通过调试期外部阻力特性曲线上的两点，例如，通过(风量为X1，开度为Y1)和(风量为X1，开度为Y1)的两点确定所述曲线簇公式中的特性常数A和C。
当前特性曲线模块14与所述曲线簇模块12和所述控制预判模块13相连，如图5所示，当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，测定当前风阀风量和当前风阀开度(例如图5中的风量Xm，开度Ym)，通过所述当前风阀风量和所述当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，即图5中所述的当前实际外部阻力特性曲线。
风阀开度确定模块15与所述当前特性曲线模块14相连，用于根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度。具体地，如图5所示，根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量(即图5中所示的Xr)对应的所需的风阀开度(即所需的风阀开度为图5中所示的Yr)。
调节模块16所述风阀开度确定模块15相连，用于将风阀的当前开度调节为获取的所述所需的风阀开度。这样本实施例通过定时的风阀外部阻力状况测定，即可不断调整***阻力工作曲线。达到良好的预判控制效果。
综上所述，本发明采用风阀外部阻力特性曲线簇来预测控制风阀的开度，调试简单，控制迅速，在允许的控制误差允许范围内，可以达到很高的控制速度；本发明相比传统的PID闭环反馈控制，具有速度更快，震荡小的优势；本发明相比内部压力平衡机构的风阀，则具有实施成本低，维护成本低以及实施性好的优势；而且本发明具有较强的通用性和实用性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种控制风量的风阀调节方法，其特征在于，所述控制风量的风阀调节方法包括：
在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；
根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式；
确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数；
当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，测定当前风阀风量和当前风阀开度，通过所述当前风阀风量和所述当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线；
根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度；
调节风阀的当前开度为获取的所述所需的风阀开度。
2.根据权利要求1所述的控制风量的风阀调节方法，其特征在于，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。
3.根据权利要求1所述的控制风量的风阀调节方法，其特征在于，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
4.根据权利要求3所述的控制风量的风阀调节方法，其特征在于，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。
5.根据权利要求3所述的控制风量的风阀调节方法，其特征在于，通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数。
6.一种控制风量的风阀调节***，其特征在于，所述控制风量的风阀调节***包括：
测定模块，用于在不同的风阀外部阻力状况下，测定风阀在不同开度下的风量；
曲线簇模块，与所述测定模块相连，用于根据风阀不同开度下的风量，获取不同的风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的曲线簇，并确定曲线簇公式；
控制预判模块，与所述曲线簇模块相连，用于确定所述曲线簇中的最佳阻力特性曲线，并根据所述最佳阻力特性曲线确定所述曲线簇公式中的特性常数；
当前特性曲线模块，与所述曲线簇模块和所述控制预判模块相连，当控制目标发生偏移或风阀外部阻力状况发生变化时，用于根据当前测定的当前风阀风量和当前风阀开度确定所述曲线簇公式中当前风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数，从而确定当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线；
风阀开度确定模块，与所述当前特性曲线模块相连，用于根据当前风阀外部阻力下风阀风量和风阀开度的特性曲线，获取与目标风阀风量对应的所需的风阀开度；
调节模块，与所述风阀开度确定模块相连，用于将风阀的当前开度调节为获取的所述所需的风阀开度。
7.根据权利要求6所述的控制风量的风阀调节***，其特征在于，所述风阀外部阻力为风阀所在的送风***的总阻力减去风阀自身阻力。
8.根据权利要求6所述的控制风量的风阀调节***，其特征在于，所述曲线簇公式为：
y＝Ax2+Bx+C
其中，y为风阀开度，x为风阀风量，A和C均为曲线簇特性常数，B为不同风阀外部阻力下特性曲线的特性变化系数。
9.根据权利要求8所述的控制风量的风阀调节***，其特征在于，当B＝0时的特性曲线为最佳阻力特性曲线；所述最佳阻力特性曲线为y＝Ax2+C。
10.根据权利要求8所述的控制风量的风阀调节***，其特征在于，通过所述最佳阻力特性曲线上的任意两组对应的风阀风量和风阀开度，确定所述曲线簇公式中的特性常数。
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