气密检测系统的自辨识与控制自整定方法研究

发布时间：2022-02-05 00:22

　　针对采用ARM控制器的测漏仪,设计了一套可针对不同被测对象在线辨识系统参数,进而基于PID算法控制仪器比例阀的快速充气控制方法。通过充气系统阶跃响应进行系统辨识,获得系统数学模型。采用基于算法自动控制的临界比例度法进行PID参数整定,并提出了充气系统的PID参数优化方法。仿真和实验结果表明,系统辨识和参数自整定方法对超调系统和非超调系统均适用,辨识精度较高,控制效果良好,该快速充气方法可有效减少测漏仪的充气时间,提高检测效率。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

系统原理图

本文所用的差压法测漏系统硬件设计如图2所示,触摸屏主控板作为上位机,负责指令和参数下发、测试数据实时显示和数据存储功能;采集板作为下位机,负责控制电磁阀、采集压力和压差信号并传输给上位机;上位机与下位机通过CAN总线通讯,实现泄漏检测系统的操作和控制。压力传感器用于检测充气过程和测试过程中器件容腔内的气压大小,信号经过A/D模块转换后送到STM32F103微控制器,确保气压在设定范围内。泄漏测试过程中,PCAP02电容检测模块通过电容式差压传感器获得当前测量的差压信号,存储于PCAP02,微控制器通过SPI读取存储于PCAP02寄存器中的差压信号值,经过运算后传输到上位机显示被测器件泄漏情况。2 快速充气控制方法

上节阐述了系统参数辨识的三点法,实际工作系统中,系统还不可避免地受一定噪声干扰影响。为了减小噪声对取点辨识的影响,需要对带噪声的信号进行拟合处理,从而获得较平滑的信号曲线y(t),然后再进行系统辨识。输入阶跃信号,信噪比为90 dB。针对模型为式(1)的超调系统和非超调系统的辨识仿真结果分别如图3、表1和图4、表2所示。表1 非超调系统参数辨识结果 特征参数 K T1 T2 T 稳态值y(∞) 理论值 6.000 0.300 0.800 0.030 6.000 辨识值 6.003 0.303 0.803 0.030 6.003 特征参数 上升时间(50%)/s 上升时间(70%)/s 上升时间(90%)/s 上升时间(99.9%)/s 上升时间(100%)/s 理论值 0.920 1.350 2.250 5.930 9.770 辨识值 0.920 1.360 2.260 5.960 9.810

【参考文献】：
期刊论文
[1]传递函数辨识（1）:阶跃响应两点法和三点法[J]. 丁锋,徐玲,刘喜梅.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]差压法检测压力气体泄漏的研究[J]. 刘卫平,王明泉.  机械工程与自动化. 2010(01)
[3]一种基于自适应PID参数的无超调控制方法研究[J]. 陈湘萍,陈朝东,文方.  贵州工业大学学报(自然科学版). 2005(01)
[4]高精度中压型智能测漏仪的研制[J]. 李锋,万莅新,邢武,龙飞.  仪表技术与传感器. 2001(02)
[5]基于频域辨识的自整定PID控制器[J]. 王亚刚,戴自祥,邵惠鹤.  自动化仪表. 2000(08)

硕士论文
[1]快速充气控制系统研究[D]. 黄雪琴.中国计量大学 2016
[2]差压气密性检测仪的研制及其优化补偿方法研究[D]. 易姣.中国计量学院 2014
[3]基于外压压差法高压气密性检测系统研究[D]. 刘浩.太原科技大学 2014
[4]较大容积容器的压力控制研究[D]. 唐君君.南京航空航天大学 2009
[5]智能PID整定方法的仿真与实验研究[D]. 李瑞霞.太原理工大学 2007



本文编号：3614219