CN115234123B - 一种通风柜自动视窗位置的控制方法 - Google Patents

一种通风柜自动视窗位置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通风柜自动视窗位置的控制方法，属于实验室设备技术领域，其技术要点是：包括如下步骤：步骤一、将视窗行程范围划分为多个行程段S1、S2、S3、S4、S5、…Sn，划分采用均匀或者非均匀分布，划分密度根据控制精度要求或者控制器计算速度进行调整；步骤二、***调试时进行多次多位置的测试和计算并记录视窗在每个行程段滑行时对应平均减速度；步骤三、实时预测计算此时视窗电机停止运行，并开始滑行停止的位置；步骤四、计算并记录视窗预测的停止位置Pt；步骤五、记录当前实际停止位置Pr，对比滑行开始时记录的预测的停止位置Pt；以及步骤六、实时计算对比预定位置Ps与预测的停止位置Pt差值，具有达到精确的位置控制的优点。

Description

一种通风柜自动视窗位置的控制方法
技术领域
本发明涉及实验室设备技术领域，具体是涉及一种通风柜自动视窗位置的控制方法。
背景技术
在生化实验室的风险气流环境中，通风柜是关键的排风设备，能耗大，而且排风控制对于实验操作人员的健康至关重要。在通风柜的日常操作中，视窗会根据操作需求上下反复调节，而自动视窗控制***一方面可以在操作结束后自动落下视窗而大幅节能，另一方面可以方便用户通过按键，轻触视窗，或者其他无接触的动作来自动调节视窗。
通风柜视窗的拖动***通常采用开放的配重式结构，由于视窗和配重的惯性，以及传动带与拖动轮存在的弹性，电机驱动***无法利用制动实现精确的位置控制，***只能提前停止运行，依靠***惯性接近预定位置。但是视窗***长时间运行后，传动***阻力发生变化或者两侧产生倾斜等造成整个***的惯性发生变化，采用传统的提前控制也无法保证精确的视窗位置控制，往往会撞击台面或者限位而造成故障和隐患
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种通风柜自动视窗位置的控制方法，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种通风柜自动视窗位置的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、将视窗行程范围划分为多个行程段S1、S2、S3、S4、S5、…Sn，划分采用均匀或者非均匀分布，划分密度根据控制精度要求或者控制器计算速度进行调整；
步骤二、***调试时进行多次多位置的测试和计算并记录视窗在每个行程段滑行时对应平均减速度(对应每个行程段的***平均阻力)；
步骤三、***运行时，实时预测计算此时视窗电机停止运行，并开始滑行停止的位置；
步骤四、当***运行过程中电机停止运转视窗开始滑行时，计算并记录预测的视窗停止位置Pt，再次计算和记录后续每个行程段对应的平均减速度(即每个行程段的***平均阻力)；
步骤五、视窗停止滑行后，记录当前实际停止位置Pr，对比滑行开始时记录的预测的停止位置Pt，根据误差情况进行数据矫正；以及
步骤六、当视窗控制***处于接受预定位置控制状态时，实时计算对比预定位置Ps与预测位置Pt差值，根据差值情况停止电机运转。
作为本发明进一步的方案，所述步骤二具体方法为：电机拖动视窗以一定速度运行而后在特定的行程段前停止运转，记录视窗滑行经过每个划分的行程段时的运行时间T1、T2、T3、T4、T5、…Tn，视窗滑行经过每个划分的行程段节点的速度V0、V1、V2、V3、V5、…Vn，计算并记录视窗在每个划分的行程段中滑行的平均减速度A1、A2、A3、A4、A5、…An。
作为本发明进一步的方案，所述步骤三具体方法为：根据视窗当前视窗位置Pi当前运行速度Vi，逐一推算视窗滑行经过后续每个行程段节点的速度，直至最终速度为0，即视窗停止；
推算视窗经过每个行程段Sm后的节点速度Vm的计算方法：
其中
Vm-1为上一个行程段节点速度，即为进入当前行程段的初始速度，初始运算时为运行速度Vi；
Am为***记录的对应的每一行程段的平均减速度数值；
Sm为***记录的对应的每一行程段距离或当前所在行程段内的剩余行程(计为)；
当时，此时预测的停止位置在行程段Sm内；
计算预测视窗最终停止位置为其中C为位置矫正因子。
作为本发明进一步的方案，所述步骤四具体方法为：记录视窗滑行经过的后续的行程段Si(滑行开始所在的行程段)至Si+j(滑行停止所在的行程段)的运行时间Ti、Ti+1、Ti+2、Ti+3、Ti+4、…Ti+j，其中Ti为当前所在行程段剩余行程经历的时间；经过后续每个行程段节点的速度Vi、Vi+1、Vi+2、Vi+3、Vi+4、…Vi+j+1；计算并记录后续每个行程段平均减速度Ai、Ai+1、Ai+2、Ai+3、Ai+4、…Ai+j。
作为本发明进一步的方案，所述Vi为当前运行速度。
作为本发明进一步的方案，所述步骤五具体方法为：如误差|Pr-Pt|≤θ(允许精度)，则保持之前的行程段平均减速度数据，如果(允许精度)，则逐一对比前次与此次记录的对应行程段内的平均减速度数值，如数据差异/>(允许阈值)，A′i+j前次记录的对应行程段内的平均减速度数值，则调整预测位置修正值C＝Pr-Pt，如数据差异/>(允许阈值)，则逐一替换相关部分的行程段/>的减速度数据。
作为本发明进一步的方案，所述步骤六具体方法为：如(允许精度)则立即停止电机运转，利用***惯性运行到达预定位置。
综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
可实时检测当前视窗***的阻力状况，并做出预测计算，通过连续对比和调整，可达到精确的位置控制。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为发明实施例中通风柜自动视窗拖动***的组成示意图。
图2为发明实施例中视窗行程划分多个行程段示意图。
图3为发明实施例中行程段内速度，距离，时间，减速度及关系示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
在一个实施例中，一种通风柜自动视窗位置的控制方法，参见图1～图3，包括如下步骤：
步骤一、将视窗行程范围划分为多个行程段S1、S2、S3、S4、S5、…Sn，划分采用均匀或者非均匀分布，划分密度根据控制精度要求或者控制器计算速度进行调整；
步骤二、***调试时进行多次多位置的测试和计算并记录视窗在每个行程段滑行时对应平均减速度(对应每个行程段的***平均阻力)；
步骤三、***运行时，实时预测计算此时视窗电机停止运行，并开始滑行停止的位置；
步骤四、当***运行过程中电机停止运转视窗开始滑行时，计算并记录预测的视窗停止位置Pt，再次计算和记录后续每个行程段对应的平均减速度(即每个行程段的***平均阻力)；
步骤五、视窗停止滑行后，记录当前实际停止位置Pr，对比滑行开始时记录的预测的停止位置Pt，根据误差情况进行数据矫正；以及
步骤六、当视窗控制***处于接受预定位置控制状态时，实时计算对比预定位置Ps与预测位置Pt差值，根据差值情况停止电机运转。
进一步的，参见图1～图3，所述步骤二具体方法为：电机拖动视窗以一定速度运行而后在特定的行程段前停止运转，记录视窗滑行经过每个划分的行程段时的运行时间T1、T2、T3、T4、T5、…Tn，视窗滑行经过每个划分的行程段节点的速度V0、V1、V2、V3、V5、…Vn，计算并记录视窗在每个划分的行程段中滑行的平均减速度A2、A3、A4、A5、…An。
进一步的，参见图1～图3，所述步骤三具体方法为：根据视窗当前视窗位置Pi当前运行速度Vi，逐一推算视窗滑行经过后续每个行程段节点的速度，直至最终速度为0，即视窗停止；
推算视窗经过每个行程段Sm后的节点速度Vm的计算方法：
其中
Vm-1为上一个行程段节点速度，即为进入当前行程段的初始速度，初始运算时为运行速度Vi；
Am为***记录的对应的每一行程段的平均减速度数值；
Sm为***记录的对应的每一行程段距离或当前所在行程段内的剩余行程(计为)；
当时，此时预测的停止位置在行程段Sm内；
计算预测视窗最终停止位置为其中C为位置矫正因子。
进一步的，参见图1～图3，所述步骤四具体方法为：记录视窗滑行经过的后续的行程段Si(滑行开始所在的行程段)至Si+j(滑行停止所在的行程段)的运行时间Ti、Ti+1、Ti+2、Ti+3、Ti+4、…Ti+j，其中Ti为当前所在行程段剩余行程经历的时间；经过后续每个行程段节点的速度Vi、Vi+1、Vi+2、Vi+3、Vi+4、…Vi+j+1；计算并记录后续每个行程段平均减速度Ai、Ai+1、Ai+2、Ai+3、Ai+4、…Ai+j。
进一步的，参见图1～图3，所述Vi为当前运行速度。
进一步的，参见图1～图3，所述步骤五具体方法为：如误差(允许精度)，则保持之前的行程段平均减速度数据。如果/>(允许精度)，则逐一对比前次与此次记录的对应行程段内的平均减速度数值，如数据差异/>(允许阈值)，A′i+j前次记录的对应行程段内的平均减速度数值，则调整预测位置修正值C＝Pr-Pt。如数据差异/>(允许阈值)，则逐一替换相关部分的行程段/>的减速度数据。
进一步的，参见图1～图3，所述步骤六具体方法为：如(允许精度)则立即停止电机运转，利用***惯性运行到达预定位置。
在本实施例中，将视窗行程范围划分为多个行程段S1、S2、S3、S4、S5、…Sn，划分可以是均匀或者非均匀分布，划分密度可以根据控制精度要求或者控制器计算速度进行调整。
***调试时进行反复多次多位置的测试和计算并记录视窗在每个行程段滑行时对应平均减速度(对应每个行程段的***平均阻力)。具体方法是，电机拖动视窗以一定速度运行而后在特定的行程段前停止运转，记录视窗滑行经过每个划分的行程段时的运行时间T1、T2、T3、T4、T5、…Tn，视窗滑行经过每个划分的行程段节点的速度V0、V1、V2、V3、V5、…Vn，计算并记录视窗在每个划分的行程段中滑行的平均减速度 A1、A2、A3、A4、A5、…An。
***运行时，实时预测计算如果此时视窗电机停止运行并开始滑行可能停止的位置。具体计算方法如下：根据视窗当前视窗位置Pi当前运行速度Vi，逐一推算视窗滑行经过后续每个行程段节点的速度，直至最终速度为0，即视窗停止。
推算视窗经过每个行程段Sm后的节点速度Vm的计算方法：
其中
Vm-1为上一个行程段节点速度，即为进入当前行程段的初始速度，初始运算时为运行速度Vi；
Am***记录的对应的每一行程段的减速度数值；
Sm***记录的对应的每一行程段距离或当前所在行程段内的剩余行程(即为
当时，此时预测的停止位置在行程段Sm内，
计算预测视窗最终停止位置为其中C为位置矫正因子。
当***运行过程中电机停止运转视窗开始滑行时，计算并记录预测的视窗停止位置Pt，再次计算和记录后续每个行程段对应的平均减速度(即每个行程段的***平均阻力)。具体方式是：记录视窗滑行经过的后续的行程段Si(滑行开始所在的行程段)至Si+j(滑行停止所在的行程段)的运行时间Ti、Ti+1、Ti+2、Ti+3、Ti+4、…Ti+j，其中Ti为当前所在行程段剩余行程经历的时间；经过后续每个行程段节点的速度Vi、Vi+1、Vi+2、Vi+3、Vi+4、…Vi+j+1，其中Vi为当前运行速度；计算并记录后续每个行程段平均减速度 Ai、Ai+1、Ai+2、Ai+3、Ai+4、…Ai+j，
视窗停止滑行后，记录当前实际停止位置Pr，对比滑行开始时记录的预测的停止位置Pt，根据误差情况进行数据矫正。具体方法是：如误差(允许精度)，则保持之前的行程段平均减速度数据。如果/>(允许精度)，则逐一对比前次与此次记录的对应行程段内的平均减速度数值，如数据差异/>(允许阈值)，A′i+j前次记录的对应行程段内的平均减速度数值，则调整预测位置修正值C＝Pr-Pt。如数据差异(允许阈值)，则逐一替换相关部分的行程段/>的减速度数据。
当视窗控制***处于接受预定位置控制状态时，实时计算对比预定位置Ps与预测位置Pt差值，根据差值情况停止电机运转。具体方法是：如(允许精度)则立即停止电机运转，利用***惯性运行到达预定位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种通风柜自动视窗位置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将视窗行程范围划分为多个行程段S1、S2、S3、S4、S5、…Sn，划分采用均匀或者非均匀分布，划分密度根据控制精度要求或者控制器计算速度进行调整；
步骤二、***调试时进行多次多位置的测试和计算并记录视窗在每个行程段滑行时对应平均减速度，对应每个行程段的***平均阻力；
步骤三、***运行时，实时预测计算此时视窗电机停止运行，视窗开始滑行停止的位置，根据视窗当前视窗位置Pi的当前运行速度Vi，逐一推算视窗滑行经过后续每个行程段节点的速度，直至最终速度为0，即视窗停止；
推算视窗经过每个行程段Sm后的节点速度Vm的计算方法：
其中
Vm-1为上一个行程段节点速度，即为进入当前行程段的初始速度，初始运算时为运行速度Vi；
Am为***记录的对应的每一行程段的平均减速度数值；
Sm为***记录的对应的每一行程段距离或当前所在行程段内的剩余行程，计为
当时，此时预测停止位置在行程段Sm内；
计算预测的停止位置为其中C为位置矫正因子；
步骤四、当***运行过程中电机停止运转视窗开始滑行时，计算并记录视窗预测的停止位置Pt，再次计算和记录后续每个行程段对应的平均减速度，即每个行程段的***平均阻力，所述步骤四具体方法为：记录视窗滑行经过的后续的行程段Si至Si+j的运行时间Ti、Ti+1、Ti+2、Ti+3、Ti+4、…Ti+j，其中Ti为当前所在行程段剩余行程经历的时间；经过后续每个行程段节点的速度Vi、Vi+1、Vi+2、Vi+3、Vi+4、…Vi+j+1；计算并记录后续每个行程段平均减速度Ai、Ai+1、Ai+2、Ai+3、Ai+4、…Ai+j，所述Vi为当前运行速度；
步骤五、视窗停止滑行后，记录当前实际停止位置Pr，对比滑行开始时记录的预测的停止位置Pt，根据误差情况进行数据矫正；以及
步骤六、当视窗控制***处于接受预定位置控制状态时，实时计算对比预定位置Ps与预测的停止位置Pt差值，根据差值情况停止电机运转，如则立即停止电机运转，利用***惯性运行到达预定位置。
2.根据权利要求1所述的通风柜自动视窗位置的控制方法，其特征在于，所述步骤二具体方法为：电机拖动视窗以一定速度运行而后在特定的行程段前停止运转，记录视窗滑行经过每个划分的行程段时的运行时间T1、T2、T3、T4、T5、…Tn，视窗滑行经过每个划分的行程段节点的速度V0、V1、V2、V3、V5、…Vn，计算并记录视窗在每个划分的行程段中滑行的平均减速度A1、A2、A3、A4、A5、…An。
3.根据权利要求1所述的通风柜自动视窗位置的控制方法，其特征在于，所述步骤五具体方法为：如误差 为允许精度，则保持之前的行程段平均减速度数据，如果则逐一对比前次与此次记录的对应行程段内的平均减速度数值，如数据差异ε为允许阈值，A′i+j为前次记录的对应行程段内的平均减速度数值，则调整位置矫正因子C＝Pr-Pt，如数据差异/>则逐一替换相关部分的行程段/>的平均减速度数据。
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