CN109188962B - 一种控制***的双闭环控制算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制***的双闭环控制算法，其中，控制***包括控制模块、驱动模块、执行模块、传动模块和负载，该算法包括：响应用户输入的关键指标控制指令，以使控制模块根据第一关键参数数据计算得到实时关键参数值；响应控制模块发送的根据实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制执行模块的输出关键参数接近或等于预设第一阈值；驱动模块根据执行模块的第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果，控制第二关键参数值等于预设第二阈值。本发明的控制***的双闭环控制算法能够精准地控制执行模块稳定运行，以控制由执行模块提供动力并与传动模块连接的负载的输出的关键指标值，提高了关键指标的控制精度和稳定性。

Description

一种控制***的双闭环控制算法

技术领域

本发明涉及控制算法技术领域，特别是涉及一种控制***的双闭环控制算法。

背景技术

高压水射流是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术，其利用高压高速水射流束来完成清洗、切割、破碎等作业。高压水射流具有精度高、成本低和无污染等优点，因此，被广泛地应用于医疗、建筑、轻工、采矿、航空航天、汽车、船舶和金属加工等领域中。

随着经济和科学技术的发展，人们对于高压水射流技术的要求也逐渐提高。目前，现有应用于高压水射流的控制***普遍存在对于关键指标的控制精度低，且波动大的缺点，导致难以确保控制***的精准操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制***的双闭环控制算法，能够提高控制***对于关键指标的控制精度和稳定性，以确保控制***的精准操作。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制***的双闭环控制算法，所述控制***包括控制模块、驱动模块、执行模块、传动模块和负载，所述双闭环控制算法包括如下步骤：

响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令，读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值；其中，所述第一关键参数数据为速度、电压、电流或扭矩数据中的任意一种；

响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值和预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；其中，所述偏差精度为0％～2.0％之间；

所述驱动模块实时检测所述执行模块的第二关键参数值；

根据所述第二关键参数值和预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的所第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。

在一种可实施方式中，所述第一关键参数数据包括多个第一关键参数值。

在一种可实施方式中，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值，具体包括：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，得到所述第一关键参数数据中数值最大的第一关键参数值，并以所述数值最大的第一关键参数值作为所述实时关键参数值。

在一种可实施方式中，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值，具体包括：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，计算得到所述第一关键参数数据的平均值，并以所述第一关键参数数据的平均值作为所述实时关键参数值。

在一种可实施方式中，所述控制模块采用冒泡算法对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序。

在一种可实施方式中，所述根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令包括：减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令以及增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令。

在一种可实施方式中，所述响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，包括：

当所述实时关键参数值大于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制减小所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；

当所述实时关键参数值小于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制增大所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值。

在一种可实施方式中，所述根据所述第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值，包括：

当所述第二关键参数值大于所述预设第二阈值时，控制减小所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值；

当所述第二关键参数值小于所述预设第二阈值时，控制增大所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。

在一种可实施方式中，所述预设第一阈值与所述预设第二阈值均为根据用户在控制平台上输入的关键指标控制指令获得。

本发明提供一种控制***的双闭环控制算法，所述控制***包括控制模块、驱动模块、执行模块、传动模块和负载，所述双闭环控制算法包括如下步骤：响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令，读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值；其中，所述第一关键参数数据为速度、电压、电流或扭矩数据中的任意一种；响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值和预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；所述驱动模块实时检测所述执行模块的第二关键参数值；根据所述第二关键参数值和预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的所第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。通过在响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令后，根据所述实时关键参数值与预设第一阈值来控制执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，再根据检测到的所述第二关键参数值和预设第二阈值来控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述执行模块的第二关键参数值等于所述预设第二阈值，因此，本发明的控制***的双闭环控制算法能够实现精准地控制执行模块稳定运行，以控制由执行模块提供动力并由传动模块连接的负载的输出的关键指标值，提高了关键指标的控制精度和稳定性，从而确保了控制***的精准操作。

附图说明

图1是本发明实施例中的控制***的结构示意图；

图2是本发明实施例中的控制***的双闭环控制算法的其中一个实施例的流程示意图；

图3是本发明实施例中的控制***的双闭环控制算法的另一个实施例的流程示意图。

其中，1、控制模块；2、驱动模块；3、执行模块；4、传动模块；5、负载。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明优选实施例的一种控制***的双闭环控制算法，其中，所述控制***包括控制模块1、驱动模块2、执行模块3、传动模块4和负载5，所述控制模块1的控制端与所述驱动模块2的第一输入端连接；所述驱动模块2的第一输出端与所述控制模块1的检测端连接，以实现将读取的所述驱动模块2的所述第一关键参数数据发送至所述控制模块1；所述驱动模块2的控制端与所述执行模块3的第一输入端连接；所述执行模块3的第一输出端与所述驱动模块2的检测端连接，以实现检测所述执行模块3的第二关键参数值，并将所述执行模块3的第二关键参数值发送至所述驱动模块2；所述执行模块3的第二输出端与所述传动模块4的输入端连接，所述传动模块4的输出端与所述负载5的输入端连接。本实施例中的所述控制***通过所述控制模块1和所述驱动模块2来控制所述执行模块3，以控制由所述执行模块3提供动力并与所述传动模块4连接的负载5。

结合图2和图3所示，所述双闭环控制算法以所述驱动模块为执行主体，具体地，所述双闭环控制算法包括如下步骤：

S1、响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令，读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值；其中，所述第一关键参数数据为速度、电压、电流或扭矩中的任意一种；

在本发明实施例中，在实施步骤S1前，还包括：响应用户在控制平台上输入的开启***指令，进行***自检；当所述控制***自检正常时，进入步骤S1；当所述控制***自检异常时，输出***异常的报警信息，以提醒专业人员进行检修。

在本发明实施例中，在响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令时，还获得与用户在控制平台上输入的关键指标值相对应的所述预设第一阈值与所述预设第二阈值。因此，所述预设第一阈值与所述预设第二阈值均为根据用户在控制平台上输入的关键指标控制指令获得。

在步骤S1中，所述第一关键参数数据包括多个第一关键参数值。所述读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，具体为：通过计数器设定需读取的所述第一关键参数值的个数为N个，所述驱动模块连续读取N个第一关键参数值，从而获得由N个第一关键参数值构成的所述第一关键参数数据，并将获得的所述第一关键参数数据发送至所述控制模块；其中，N＞0。

在步骤S1中，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值的其中一种方式，具体表现为：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，得到所述第一关键参数数据中数值最大的第一关键参数值，并以所述数值最大的第一关键参数值作为所述实时关键参数值。具体地，通过比较排序后的所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值的数值的大小，得到所述第一关键参数数据中数值最大的第一关键参数值。

在步骤S1中，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值的另一种方式，具体表现为：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，计算得到所述第一关键参数数据的平均值，并以所述第一关键参数数据的平均值作为所述实时关键参数值；

其中，所述控制模块采用冒泡算法对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；当然所述控制模块还可以采用其他方法对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序，在此不做更多的赘述。

S2、响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；其中，所述偏差精度为0％～2.0％；

如图3所示，其中，所述根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令包括：减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令以及增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令；所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果包括：所述实时关键参数值大于预设第一阈值的比较结果、所述实时关键参数值小于预设第一阈值的比较结果以及所述实时关键参数值等于预设第一阈值的比较结果。具体地，根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成控制指令，具体为：当所述实时关键参数值大于所述预设第一阈值，生成减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令；当所述实时关键参数值小于所述预设第一阈值，生成增大所述执行模块的输出关键参数。

因此，在本发明实施例中，所述响应所述控制模块发送的根据实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，具体包括：

当所述实时关键参数值大于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制减小所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；

当所述实时关键参数值小于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制增大所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值。

当所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值时，进入步骤S3。

S3、所述驱动模块实时检测所述执行模块的第二关键参数值；

S4、根据所述第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。

其中，在步骤S4中，所述第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果包括所述第二关键参数值大于预设第二阈值的比较结果、所述第二关键参数值小于预设第二阈值的比较结果以及所述第二关键参数值等于预设第二阈值的比较结果。

如图3所示，在本发明实施例中，所述根据所述第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值，具体包括：

当所述第二关键参数值大于所述预设第二阈值时，控制减小所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值；

当所述第二关键参数值小于所述预设第二阈值时，控制增大所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。

下述提供的实施例用于说明所述控制***的双闭环控制算法，具体如下：

实施例1

在本发明实施例1中，所述关键指标控制指令为压力控制指令；所述第一关键参数数据为扭矩数据，相应地，所述执行模块的输出关键参数为所述执行模块的输出扭矩；所述执行模块的第二关键参数值为输入电流；因此，所述控制***的双闭环控制算法，具体包括如下步骤：

S100、响应用户在控制平台上输入的压力控制指令，读取驱动模块的扭矩数据，并将所述扭矩数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述扭矩数据计算得到相应的实时扭矩值；

在本发明实施例中，在响应用户在控制平台上输入的压力控制指令时，还获得与用户在控制平台上输入的压力相对应的预设第一阈值和预设第二阈值。

在步骤S100中，所述扭矩数据包括多个扭矩参数值。

因此，所述控制模块根据所述扭矩数据计算得到相应的实时扭矩值的其中一种方式，具体表现为：

所述控制模块对所述扭矩数据中的多个扭矩参数值进行排序；

基于排序后的所述扭矩数据，得到所述扭矩数据中数值最大的扭矩参数值，并以所述数值最大的扭矩参数值作为所述实时扭矩值。具体地，通过比较排序后的所述扭矩数据中的多个扭矩参数值的大小，得到所述扭矩数据中数值最大的扭矩参数值。

所述控制模块根据所述扭矩数据计算相应的实时扭矩值的另一种方式，具体表现为：

所述控制模块对所述扭矩数据中的多个扭矩参数值进行排序；

基于排序后的所述扭矩数据，计算得到所述扭矩数据的平均扭矩值，并以所述扭矩数据的平均扭矩值作为所述实时扭矩值；

其中，所述控制模块采用冒泡算法对所述扭矩数据中的多个扭矩参数值进行排序。

S101、响应所述控制模块发送的根据所述实时扭矩值和预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出扭矩，以使所述执行模块的输出扭矩以合理偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；其中，所述偏差精度为0％～2.0％；

具体地，当所述实时扭矩值大于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的减小所述执行模块的输出扭矩的控制指令，控制减小所述执行模块的输出扭矩，直至所述执行模块的输出扭矩以合理偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；

当所述实时扭矩值小于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的增大所述执行模块的输出扭矩的控制指令，控制增加所述执行模块的输出扭矩，直至所述执行模块的输出扭矩以合理偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；

当所述实时扭矩值以合理偏差精度接近或等于所述预设第一阈值时，进入步骤S102。

S102、所述驱动模块实时检测所述执行模块的输入电流；

S103、根据所述输入电流和预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的输入电流，以使所述输入电流等于所述预设第二阈值。

具体地，当所述输入电流大于所述预设第二阈值时，控制减小所述执行模块的输入电流，直至所述输入电流等于所述预设第二阈值；

当所述输入电流小于所述预设第二阈值时，控制增大所述执行模块的输入电流，直至所述输入电流等于所述预设第二阈值。

在本发明本实施例1中，通过在响应用户在控制平台上输入的压力控制指令后，根据所述实时扭矩值与预设第一阈值的比较结果来控制所述执行模块的输出扭矩，以使所述执行模块的输出扭矩以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，再根据所述执行模块的输入电流和预设第二阈值的比较结果来控制所述执行模块的输入电流，以使所述执行模块的输入电流等于所述预设第二阈值，从而实现精准地控制所述执行模块的稳定运行，以实现控制由所述执行模块带动的负载的输出压力，进而提高了负载的输出压力的控制精度和稳定性。

综上，本发明提供控制***的双闭环控制算法，所述控制***包括控制模块、驱动模块、执行模块、传动模块和负载，所述双闭环控制算法包括如下步骤：响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令，读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值；其中，所述第一关键参数数据为速度、电压、电流或扭矩数据中的任意一种；响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值和预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；所述驱动模块实时检测所述执行模块的第二关键参数值；根据所述第二关键参数值和预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的所第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。通过在响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令后，根据所述实时关键参数值与预设第一阈值来控制执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，再根据所述第二关键参数值和预设第二阈值来控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述执行模块的第二关键参数值等于所述预设第二阈值，因此，本发明的控制***的双闭环控制算法能够实现精准地控制执行模块稳定运行，以控制由执行模块提供动力并由传动模块连接的负载的输出的关键指标值，提高了关键指标的控制精度和稳定性，从而确保了控制***的精准操作。

以上所述是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种控制***的双闭环控制算法，所述控制***包括控制模块、驱动模块、执行模块、传动模块和负载，其特征在于，所述双闭环控制算法包括如下步骤：

响应用户在控制平台上输入的关键指标控制指令，读取所述驱动模块的第一关键参数数据，并将所述第一关键参数数据发送至所述控制模块，以使所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值；其中，所述第一关键参数数据为速度、电压、电流或扭矩数据中的任意一种，所述第一关键参数数据包括多个第一关键参数值；

响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值和预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；其中，所述偏差精度为0％～2.0％之间，其中，所述预设第一阈值为根据用户在控制平台上输入的关键指标控制指令获得；

所述驱动模块实时检测所述执行模块的第二关键参数值；

根据所述第二关键参数值和预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值，其中，所述预设第二阈值为根据用户在控制平台上输入的关键指标控制指令获得。

2.如权利要求1所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值，具体包括：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，得到所述第一关键参数数据中数值最大的第一关键参数值，并以所述数值最大的第一关键参数值作为所述实时关键参数值。

3.如权利要求1所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述控制模块根据所述第一关键参数数据计算得到相应的实时关键参数值，具体包括：

所述控制模块对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序；

基于排序后的所述第一关键参数数据，计算得到所述第一关键参数数据的平均值，并以所述第一关键参数数据的平均值作为所述实时关键参数值。

4.如权利要求2或3所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述控制模块采用冒泡算法对所述第一关键参数数据中的多个第一关键参数值进行排序。

5.如权利要求1所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令包括：减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令以及增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令。

6.如权利要求5所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述响应所述控制模块发送的根据所述实时关键参数值与预设第一阈值的比较结果生成的控制指令，控制所述执行模块的输出关键参数，以使所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值，包括：

当所述实时关键参数值大于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的减小所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制减小所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值；

当所述实时关键参数值小于所述预设第一阈值时，响应所述控制模块发送的增大所述执行模块的输出关键参数的控制指令，控制增大所述执行模块的输出关键参数，直至所述执行模块的输出关键参数以合理的偏差精度接近或等于所述预设第一阈值。

7.如权利要求1所述的控制***的双闭环控制算法，其特征在于，所述根据所述第二关键参数值与预设第二阈值的比较结果，相应地控制所述执行模块的第二关键参数值，以使所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值，包括：

当所述第二关键参数值大于所述预设第二阈值时，控制减小所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值；

当所述第二关键参数值小于所述预设第二阈值时，控制增大所述执行模块的第二关键参数值，直至所述第二关键参数值等于所述预设第二阈值。

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