一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法；目的是解决现有技术中存在的使用人工手动增压无法保证增压精度，并且操作人员近距离接触高压气源有安全隐患的问题，本发明专利技术所提出的控制系统包括上位机、控制器、数字阀组以及压力传感器；上位机与控制器连接，控制器用来接受、解析、执行指令，同时将相应数据传送到上位机；压力传感器与控制器连接；数字阀组与控制器连接，用来调节被测储箱内的压力；数字阀组的基本单元为一个二进制节流孔板与一个二位二通电磁阀串联；二进制节流孔板安装在二位二通电磁阀内；数字阀组包括至少两组基本单元，至少两组基本单元并联后接入系统；至少两组基本单元的二进制节流孔板各不相同。相同。相同。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种压力调节系统，具体涉及一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]在发动机试车中，对于储箱箱压的控制精度和可靠性具有很高要求，如果不能将储箱箱压稳定控制在设定范围内，可能会造成发动机试验达不到预期要求，甚至有可能造成损坏产品的严重后果，因此维持储箱压力稳定具有很重要的作用。
[0003]目前，现有的增压方式是人工手动增压，这种方法优点是能够实现箱压的大范围调节，比较适应于短程变工况试验,缺点是动态特性差,非熟练操作人员增压精度无法保证，且操作人员近距离接触高压气源有安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的使用人工手动增压无法保证增压精度，并且操作人员近距离接触高压气源有安全隐患的问题，而提供一种基于单片机的储箱增压控制系统及控制方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特殊之处在于：包括上位机、控制器、数字阀组以及压力传感器；
[0007]所述上位机与所述控制器连接，用来给控制器发送指令；
[0008]所述控制器用来接受、解析、执行指令，同时将相应数据传送到上位机；
[0009]所述压力传感器与所述控制器连接；所述压力传感器用来监测被测储箱内的压力；
[0010]所述数字阀组与所述控制器连接，用来调节被测储箱内的压力；
[0011]所述数字阀组的基本单元为一个二进制节流孔板与一个二位二通电磁阀串联；
[0012]所述二进制节流孔板安装在二位二通电磁阀内；
[0013]所述数字阀组包括至少两组基本单元，至少两组基本单元并联后接入系统至少两组基本单元的二进制节流孔板开度各不相同。
[0014]进一步地，所述数字阀组为八组基本单元。
[0015]进一步地，八组基本单元中二进制节流孔板的开度比为：
[0016]F(V1):F(V2):F(V3):F(V4):F(V5):F(V6):F(V7):F(V8)＝1:2:4:8:16:32:64:128；
[0017]其中：F(V1)
‑
F(V8)为八组基本单元中每个二进制节流孔板的开度。
[0018]进一步地，控制器选用PIC单片机控制器。
[0019]进一步地，控制器通过RS485接口与上位机连接。
[0020]本专利技术还提出一种基于单片机的储箱增压控制方法，采用权利要求1所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特殊之处在于：包括以下步骤：
[0021]步骤1：制作模糊控制规则表并将模糊控制规则表导入上位机
[0022]步骤1.1：设：接入系统的数字阀组为n组，n组数字阀组有2
n
种开闭状态组合方式，每种开闭状态下对应不同的增压速率，按照增压速率逐步递增的方式对储箱进行增压，计算每相邻两次开闭状态下储箱内的压差e
i
与压差变化率ec
i
；
[0023]其中，压差：e
i
＝P
i
‑
P
i
‑1；i∈2
n
；
[0024]P
i
为当前次增压值后储箱内的压力值；
[0025]P
i
‑1为前一次增压值后储箱内的压力值；
[0026]压差变化率为：ec
i
＝(P
i
‑
P
i
‑1)/t；其中，t为调节周期；
[0027]步骤1.2：将2
n
种开闭状态组合从二进制数值转化为十进制数值；
[0028]步骤1.3：制定模糊控制规则表；所述模糊控制规则表由每次调节后压差e
i
、压差变化率ec
i
以及数字阀组开闭状态三者之间的对应关系构成；
[0029]步骤2：绘制理想时间压力折线图
[0030]在上位机中根据调节周期t输入M个理想压力值，上位机就会自动在每相邻两点之间形成线段，从而构成理想时间压力折线图；
[0031]步骤3：采集被测储箱在任意调节周期t的实际压力数据P1，并通过理想时间压力折线图获得任意调节周期t对应的理想压力数据P0，之后求解此时压差e1与压差变化率ec1；
[0032]若e1的绝对值小于等于0.02，则被测储箱的压力值在安全范围内，压力调节结束；否则，进行步骤4；
[0033]步骤4：进行模糊规则运算
[0034]根据e1与ec1的值，分别多次使用IF—THEN函数，在模糊控制规则表内进行函数筛选，直到选择出在e1与ec1下对应的阀门的开闭状态方式；
[0035]筛选原则为：
[0036]当e1＝e
i
时，选e
i
；ec1＝ec
i
时，选ec
i
；
[0037]当e
i
‑1＜e1＜e
i
时，e1＝e
i
‑1；
[0038]当ec
i
‑1＜ec1＜ec
i
，ec1＝ec
i
‑1；
[0039]步骤5：控制阀门开度
[0040]将选择出的对应阀门的开闭状态方式从十进制向二进制转化，随后上位机控制数字阀组的基本单元进行打开或者闭合，进行压力调节；
[0041]结束后，在下一个调节周期时，重复从步骤3开始的上述步骤。
[0042]本专利技术的有益效果是：
[0043]1、本专利技术的一种基于单片机的储箱增压控制系统，采用上、下位机控制原理，实现了上下位机之间的指令、数据的交互，上位实现对数字阀组的单元控制，下位机接受上位机命令，采用模糊控制算法控制数字阀组，实现被测贮箱压力闭环控制。
[0044]2、本专利技术的一种基于单片机的储箱增压控制系统，采用数字阀组作为气体流量输出控制元件，可直接接受上位机数字量的控制，响应速度快，能够减少D/A转换的误差及延时性，提高系统控制精度和响应速度，这样为控制系统的数字化、实时性控制提供了保证。
[0045]3、本专利技术的一种基于单片机的储箱增压控制系统，采用电磁阀控制通道的开启或闭合，通过节流孔板的开度控制通道的流量，适当选数字阀组的开通数量，能够在控制的范围内以最小级差任意控制介质流量。
[0046]4、本专利技术的一种基于单片机的储箱增压控制系统，采用八组基本单元，且八个孔板的开度给定并且各不相同，一个通道对应一种流量，所以该系统可以提供256种不同的流量，对应256种不同的增压速率。
[0047]5、本专利技术的一种基于单片机的储箱增压控制系统，该控制器经过多次的调试、验证，具有成本低、自动化程度高，操作方便，控制精度高，一定的借鉴价值，在其它领域具有推广意义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：包括上位机(1)、控制器(2)、数字阀组(3)以及压力传感器(4)；所述上位机(1)与所述控制器(2)连接，用来给控制器(2)发送指令；所述控制器(2)用来接受、解析、执行指令，同时将相应数据传送到上位机(1)；所述压力传感器(4)与所述控制器(2)连接；所述压力传感器(4)用来监测被测储箱内的压力；所述数字阀组(3)与所述控制器(2)连接，用来调节被测储箱内的压力；所述数字阀组(3)的基本单元为一个二进制节流孔板与一个二位二通电磁阀串联；所述二进制节流孔板安装在二位二通电磁阀内；所述数字阀组(3)包括至少两组基本单元，至少两组基本单元并联后接入系统；至少两组基本单元的二进制节流孔板的开度各不相同。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：所述数字阀组(3)为八组基本单元。3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：八组基本单元中二进制节流孔板的开度比为：F(V1):F(V2):F(V3):F(V4):F(V5):F(V6):F(V7):F(V8)＝1:2:4:8:16:32:64:128；其中：F(V1)
‑
F(V8)为八组基本单元中每个二进制节流孔板的开度。4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：所述控制器(2)选用PIC单片机控制器。5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：所述控制器(2)通过RS485接口与上位机(1)连接。6.一种基于单片机的储箱增压控制方法，采用权利要求1所述的一种基于单片机的储箱增压控制系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制作模糊控制规则表并将模糊控制规则表导入上位机(1)步骤1.1：设：接入系统的数字阀组(3)为n组，n组数字阀组(3)有2
n
种开闭状态组合方式，每种开闭状态下对应不同的增压速率，按照增压速率逐步递增的方式对储箱进行增压，计算每相邻两次开闭状态下储箱内的压差e
i
与压差变化率ec
i
；其中，压差：e
i
＝P
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小松，周亚奇，沈继彬，李鹏程，杨敏利，曹书睿，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：