控制阀粘滞特性的频域检测方法研究

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1、2442010，46（33）ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用控制阀粘滞特性的频域检测方法研究韩俊林，王树青，谢磊HANJun-lin，WANGShu-qing，XIELei浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室，杭州310027StateKeyLabofIndustrialControlTechnology，InstituteofCyber-SystemsandControl，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，ChinaE-mail：jlhan@iipc.zju.edu.cnHANJun-li

2、n，WANGShu-qing，XIELei.Spectralmethodfordetectionofstictionincontrolvalves.ComputerEngineer-ingandApplications，2010，46（33）：244-248.Abstract：Stictionisthemostcommonproblemincontrolvalves，whichcausesoscillationsincontrolloops.Thispaperpro-posesaspectralmethodbasedonDiscreteFourierTransformationtodetect

3、valvestictionfordiagnosisofoscillations.Thespectralmethodcanbeusedforbothself-regulatingprocessesandintegratingprocesses.Theeffectivenessoftheproposedmethodisdemonstratedwiththestudiesofsimulation.Keywords：stiction；controlvalve；spectrumanalysis；Fourierseries摘要：控制阀粘滞特性是导致控制回路振荡的主要原因之一，对控制阀粘滞特性进行了详细分析

4、，在此基础上使用离散傅里叶变换分析振荡的偏差信号，提出了一种频域分析、适用范围较广的控制阀粘滞特性检测方法。通过仿真研究，表明了该方法的有效性。关键词：粘滞特性；控制阀；频域分析；傅里叶级数DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2010.33.070文章编号：1002-8331（2010）33-0244-05文献标识码：Ａ中图分类号：TP2061研究背景定性检测则是利用控制器输出和过程输出数据，通过互相关函数[10]、波形分析[11-12]等方法来定性地分析控制阀粘滞特性。由于现代工业过程日益复杂及控制器缺少日常维护等原[1-4]在当前DCS广泛应用的背景下，利用阀杆位置信

5、号[13-14]的定性因，工业过程中控制回路性能差的现象普遍存在，研究表明，工业过程有1/3的控制回路处于振荡状态中。振荡的存在[3-4]，检测方法也逐渐受到关注。定量检测则不仅检测出控制阀粘直接导致产品质量下降、能耗增加、设备磨损加快等问题。尤滞特性的存在，并且将其量化，为控制阀粘滞特性补偿工作做其在现代企业规模日益扩大的情况下，控制回路数目成千上好铺垫。文献[7]在文献[15]基础上提出了基于椭圆拟合来量万，回路振荡的诊断和检测显得格外重要[4]。化控制阀粘滞特性参数的方法。文献[16-17]采用经典系统辨目前，回路振荡检测技术有许多，文献[5-6]对目前的回路识的方法，定量地分析回路中的

6、粘滞特性。目前控制阀粘滞振荡检测算法做了综述，并进行了分类和比较。当检测出回路检测方法比较多，但是一般都是以特定的假设为前提，因此只振荡后，如何诊断、消除振荡对改进控制系统性能至关重要。能适用于特定的范围。本文对控制阀粘滞特性进行了分析，控制回路振荡原因主要分为三种[1，4]：控制器整定问题、外使用离散傅里叶变换分析振荡的偏差信号，提出了一种基于部扰动、过程设备问题。研究表明，有20%～30%的回路振荡频域分析的控制阀粘滞特性检测方法。是由控制阀引起的[1，3]，控制阀的回滞、死区、粘滞等非线性特性都会不同程度地影响控制回路性能，而其中尤以控制阀粘2控制阀粘滞特性滞特性最为常见[7]。控制阀是

7、控制回路中最常用的执行机构之一，它的死区、目前粘滞检测方法分为定性检测和定量检测两大类[8]。饱和、迟滞和粘滞等非线性特性[9]都会不同程度地影响控制回文献[9]对控制阀粘滞特性作了详细的定义，并给出控制阀粘路性能，其中尤以粘滞特性最为常见。文献[9]给控制阀粘滞滞特性的机理模型和数据驱动模型。由于机理模型需要大量特性做出如下定义：物理参数，目前大部分研究都是基于数据驱动的控制阀模型[8-11]。