用于限制电气动控制器中驱动值的变化的方法和装置制造方法及图纸

公开了用于限制电气动控制器的驱动值的变化的示例性方法和装置。公开的示例性方法包括基于控制信号或反馈信号中的至少一个中的噪声确定控制器的压摆限制值，基于控制信号和反馈信号计算驱动值，以及如果驱动值和前一驱动值之间的差大于控制器的压摆限制值，则改变计算的驱动值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了用于限制电气动控制器的驱动值的变化的示例性方法和装置。公开的示例性方法包括基于控制信号或反馈信号中的至少一个中的噪声确定控制器的压摆限制值，基于控制信号和反馈信号计算驱动值，以及如果驱动值和前一驱动值之间的差大于控制器的压摆限制值，则改变计算的驱动值。【专利说明】用于限制电气动控制器中驱动值的变化的方法和装置
本专利技术通常涉及控制器，以及更特别地，涉及用于限制电气动控制器中驱动值的变化的方法和装置。
技术介绍
电子控制设备(例如，电气动控制器、可编程控制器、模拟控制电路等)典型地用于控制过程控制设备(例如，控制阀、泵、节气闸等)。这些电子控制设备引起过程控制设备的指定操作。出于安全性、成本效率、以及可靠性的目的，多种已知的膜片式或活塞式气动致动器被用于致动过程控制设备并且典型地通过电气动控制器耦接到全局过程控制系统上。电气动控制器通常被配置为接收一个或多个控制信号，并且将这些控制信号转换为提供给气动致动器的压强，以促使与气动致动器耦接的过程控制设备的所需操作。例如，如果过程控制程序需要气动致动阀通过更大量的过程流体，则可以增加作用在与阀相关的电气动控制器上的控制信号的幅值(例如，在电气动控制器被配置为接收4-20毫安(mA)控制信号的情况下，从IOmA增加到15mA)。电气动控制器典型地使用反馈感测系统或元件(例如位置传感器)所产生的反馈信号，所述反馈感测系统或元件感测或探测电气动控制设备的操作响应。例如，在气动致动阀的情况下，反馈信号可以对应于位置传感器所测量或确定的阀位置。电气动控制器将反馈信号和期望的设定点或控制信号进行比较，并且利用位置控制过程以产生基于反馈信号和控制信号(例如，两者之间的差)的驱动值。这个驱动值对应于将提供给气动致动器的压强，以实现与气动致动器耦接的控制设备的期望操作(例如，阀的期望位置)。
技术实现思路
描述了用于限制电气动控制器的驱动值的变化的示例性方法和装置。示例性方法包括基于控制信号或反馈信号中的至少一个中的噪声，确定控制器的压摆限制值，基于控制信号和反馈信号计算驱动值，以及如果驱动值和前一驱动值之间的差大于控制器的压摆限制值，则改变计算的驱动值。所公开的示例性装置包括噪声探测器和驱动电流压摆限制器。示例性噪声探测器用于识别控制信号或反馈信号中的至少一个中的噪声。示例性驱动压摆限制器基于噪声确定压摆限制值，接收驱动值和前一驱动值，以及如果驱动值和前一驱动值之间的差大于压摆限制值，则改变驱动值。【专利附图】【附图说明】图1是包括示例性阀控制器和阀的示意性控制阀组件的图。图2是图1的控制单元和示例性I / P驱动电流压摆限制器的方框图。图3A是没有图1和2中的示例性I / P驱动电流压摆限制器情况下，图1的阀控制器的计算的I/P驱动电流和实际I/P驱动电流的驱动电流图。图3B是包括图1和2中的示例性I / P驱动电流压摆限制器情况下，图1的阀控制器的计算的I/P驱动电流和实际I/P驱动电流的驱动电流图。图4A和4B是基于平均I / P驱动电流的压摆限制值的压摆限制图。图5，6和7是可用于实现图1和2的示例性I / P驱动电流压摆限制器、示例性伺服控制处理器、示例性电路板、和/或数字阀控制器的示例性方法的流程图。图8是可用于实现本文所描述示例性方法和装置的示例性处理器系统的方框图。【具体实施方式】尽管如下描述了包括在硬件上执行的软件和/或固件以及其它组件的示例性方法和装置，但是应当注意到这些系统仅仅是说明性的并且不应当视为限定。例如，可以设想任意或所有这些硬件、软件和固件组件可以仅采用硬件、仅采用软件、或以硬件和软件的任意组合来实现。因此，虽然如下描述了示例性方法和装置，但这些实例并不是实现这些方法和装置的唯一途径。电气动控制器中的线圈绕组(例如，螺线管绕组)的高电感可能会对位置控制过程的性能产生不利影响。特别的，这种高电感可能限制电气动控制器螺线管或绕组中的电流由于驱动绕组的供电特性而增加的速率。然而，当通过螺线管或绕组的电流减少时，减少的速率则可能受到齐纳二极管的限制，所述齐纳二极管可以用于设置螺线管或绕组的钳位电压而不是允许电流控制电路的其它特征来限制减少。典型地将电压钳位在比电源电压更高的水平，其能够使电流以相比较电流增率更快的速率减小。作为绕组或螺线管中电流增加速率和减少速率之间的不同的结果，电气动控制器具有非对称控制响应，其在某些情况下，促使平均螺线管电流相对于命令螺线管电流或位置控制过程所提供的驱动值发生改变或偏离(例如，变得偏移)。换句话说，电气动控制器中的绕组或螺线管的高电感产生电气动控制器的全局压摆限制值，其由绕组或螺线管中电流增加的速率来确定。与绕组或螺线管电流增加相关联的压摆限制值相对于与绕组或螺线管电流减少相关联的压摆率更低导致电气动控制器的非对称控制响应。电气动控制器的这种非对称控制响应在某些情况下可能最终导致与电气动控制器耦接的气动致动器的位置控制精确度下降。而且，反馈信号和/或控制信号中的噪声可能对位置控制过程产生不利影响。例如，噪声可能导致驱动值计算超出100%但不小于0%，或者当驱动值比两个限制值都超出一个非对称量时，实际平均驱动值输出不同于计算的平均驱动值。这个差别导致位置控制过程有效输出的偏移，导致气动致动器和控制设备的位置控制误差。本文所描述的示例性方法和装置可以用于校正电气动控制器(诸如阀控制器)由于电气动控制器的螺线管或绕组中高电感和/或由于反馈信号和/或控制信号中的噪声而产生的非对称控制响应。更一般地，本文所描述的示例性方法和装置可以用于校正例如由于电气动控制器操作限制(例如，难于驱动感应负载)、阀操作限制、高频系统噪声、环境噪声、和/或控制时延而产生的电气动控制器非对称控制响应。电气动控制器典型地包括控制单元，其提供电流给电气动转换器诸如电流气动(I / P)转换器。控制单元基于控制信号和反馈信号计算驱动信号。控制信号对应于控制设备(例如，阀)的指定设定点，反馈信号对应于控制设备的位置和/或压强。控制信号和反馈信号之间的差或误差信号对应于用于促使I / P转换器移动与控制设备耦接的致动器来实现指定设定点的驱动值(例如，电压)。更具体地，控制单元使用驱动值来产生和/或控制通过I / P转换器中的螺线管或绕组的电流，其基于电流幅值产生气动压强。气动压强可以随后被放大并用于驱动控制设备(例如，阀)。I / P转换器充当传感器，经过螺线管(例如，高阻抗绕组或电感)将电流转换为气动压强。螺线管磁性地控制挡板，所述挡板相对于喷嘴操作以改变通过喷嘴/挡板的流量限制，以提供基于通过螺线管的平均电流而变化的气动压强。螺线管的高电感阻抗和施加到螺线管上的电源特性限制了通过I/P转换器内的螺线管的电流增加的速率(即，限定了压摆率)。然而，如上所述，由于螺线管相对电源侧的较高的钳位电压，因此高阻抗并不类似地限制电流减少的速率。这种电流增加或减少的速率上的差别产生了非对称控制限制，使得如果控制单元计算电流增加，那么I / P转换器的高电感限制限制了其速率(即，限定了压摆率)，如果在电气动转换器的位置控制过程中没有考虑这一点，则会导致位置控制过程所期望的螺线管内计算电流和螺线管内实际电流之间不一致。这种不一致或差别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·西伯杰，
申请(专利权)人：费希尔控制国际公司，
类型：发明
国别省市：