气动控制阀粘滞模型的改进与比较.pdf

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1、2342011，47(12)ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用气动控制阀粘滞模型的改进与比较丛雨，谢磊，王树青．CoNGⅦ，X匝Lei，WANGShuqing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310027NationalKeyLaboratoryofIndustrialControlTechnology，InstituteofCyber-SystemsandControl，ZhejiangUniversity，H∞g．zhou310027，C

2、hinaCONGYu．XIELd。WANGShuqing．1mprovementandcomparisonofpneumaticcontrolvalvestictionmodels．ComputerEngineeringandAppHcations。2011．47(12)：234-238．Abstract：Choudhury’8modelandtwo-layerbi埘I巧treemodelforvalve$ticIdonarewidelyusedinvalvesfictionresearch．How—f,'Ver，s

3、omedefectsinthemodelsstillexist．ThemodelslructuresofpneumaticcontrolvalveofChoudhuryandtwo-layerbmrytreemodelareimprovedtoovercometheex蛳ngdefects80thattheoutputsamconsistentwiththephysicalproperties．Themod-elsareimplementedinSimulink／Matlaboandcomparedusingthed

4、ifferentfrictioncoefficientsandinplnsignals．Theimprovedmodelsareabletoreproducethesfivk-slipphenomenonandpassallthetests．whichareappliedfollowingISAstandards．Keywords：pneumaticcontrolvalve；stiction；IndustryStandardArchitecture(ISA)standards摘要：Choudhury模型和双层二又树模

5、型在执行阀粘滞特性研究中应用广泛，但各自存在一定的不足．在详细分析各模型不足的基础上，给出改进方案，使得模型输入和输出符合物理特性．原模型以及改进后的模型在Ma：tlabSimutink平台下完成了针对不同参数和榆入曲线的粘滞现象的模拟与比较。ISA标准，改进后的模型与控制阀实际粘滞特性相符．关键词：气动控制阁；粘滞现象；美国仪器学会标准(ISA)DOI：10．3778／j．ism．1002-8331．2011．12．065文章编号：1002—8331(2011)12·0234-05文献标识码．^．中图分类4争：TP

6、311+．32流程工业过程中存在大量的控制回路，其性能状况直接影响企业生产效益。根据Honeywell公司针对26000多个控制回路历时2年多的跟踪调查发现，有2／3的回路控制性能不崖”，其中最突出的表现为回路振荡。而引起振荡的原因主要包括以下三方面12-4]：控制器的参数整定不佳；周期性的外部干扰；控制阀存在显著的粘滞作用。据统计删控制阀牲、滞占拄制回路捣强荔原因中的200／一30％。因IH：_针对控制阀粘滞现象的研究对化工、石油等工业过程的安全、稳定、高效的生产有着非常重要的意义。由于控制阀粘滞特性比较复杂，为了

7、方便研究与模拟，对控制阀粘滞现象进行建模成为首要的任务。目前，比较成熟的粘滞数据驱动模型主要有三种：Kano模委酽一、Choudhury㈣双层二叉树模型旧。Choudhury数据驱动模型与双层二叉树模型结构简单并得到广泛应用，但存在一定的漏洞，其中，Choud-hury数据驱动模型在输入控制信号变向或者由不变列再次同向变化以及阀位处于物理物理输出的上下界时，输出与实际物理过程不均守；双层=叉捌模型在无死区且控制信弓．变向时，输出与实际物理过程刁游。本文详细分析了各个模型存在的铂误与不足，在原有模型的基础上，修改了控制

8、阀状态改变的判断条件，使得模型逻辑更加严谨，输入、输出在物理特性t更加合理。本文在改进Choudhury数据驱动模型与双层二叉树模型各自存在不足的同时，比较了二者之间的异同点，并根据ISA标准(ISA2000，2006)c9"10I中的实际控制阀特性及5种检测特性方法，分析了原模型及其改进后的模型在不同参数和输入不同曲线情况下的模型输出，与实际