一种基于压力变送器的压力控制方法及其系统与流程

本发明属于变送器压力控制，尤其涉及一种基于压力变送器的压力控制方法及其系统。

背景技术：

1、压力变送器是一种用于测量压力并将其转换为电信号输出的设备，是基于压力传感元件将外部压力转换为电信号，通过信号转换和处理，输出标准的电流或电压信号，实现对压力的测量和监测，通常被用于工业、自动化和控制系统中，用于监测和控制压力的变化。

2、压力变送器虽然可以监测压力变化，但是在监测与控制过程中依然会因为各种环境因素或系统因素导致其精度受到影响，也会因为响应速度变慢和控制误差等问题导致压力控制不及时，还会因为个别组件出现故障影响整个压力检测与控制系统的运行和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于压力变送器的压力控制方法及其系统，本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

2、第一方面，本技术实施例提供了一种基于压力变送器的压力控制方法，包括如下步骤：

3、设定目标压力值；

4、对压力变送器进行第一次校准并将其与控制设备连接；

5、所述控制设备采用pid控制器并设定压力控制参数；

6、通过所述控制设备进行压力监测并获取实时压力值；

7、比较所述目标压力值和所述实时压力值并获取压力误差；

8、获取所述压力变送器周围的环境参数；

9、根据所述压力误差和所述环境参数进行压力调控并获取压力调控的反馈信息；

10、根据所述反馈信息对所述压力变送器进行第二次校准并对所述压力控制参数进行优化和调整；

11、其中，所述压力控制参数包括比例系数、积分系数和微分系数；

12、所述环境参数包括强电磁干扰、高温、强腐蚀性气体/液体。

13、优选地，在设定所述目标压力值之前，还建立压力监测数据库，包括如下步骤：

14、获取历史监测数据；

15、获取压力变送器的性能参数；

16、获取历史压力调控参数；

17、建立关联映射数据集；

18、分析监测需求并依据所述关联映射数据集建立压力监测数据库；

19、其中，建立关联映射数据集具体为：

20、分析历史监测数据并将其与所述性能参数建立关联关系；

21、根据所述关联关系建立性能参数与历史压力调控参数的映射关系；

22、依据所述映射关系建立关联映射数据集。

23、优选地，建立关联关系，具体包括如下步骤：

24、对所述历史监测数据和所述性能参数进行筛选；

25、对筛选后的数据进行数据清洗和预处理；

26、对处理后的数据进行特征选择和变化，生成性能特征；

27、基于所述性能特征并采用线性回归来建立关联模型；

28、所述关联模型用于反映历史监测数据与性能参数之间的关联关系，以及每个特征对性能参数的影响程度。

29、优选地，所述pid控制器包括比例控制、积分控制和微分控制；

30、所述比例控制，用于根据实时压力值与设定的目标压力值的偏差调整输出信号的大小；

31、所述积分控制，用于根据时间内的积累偏差 调整输出信号；

32、所述微分控制，用于根据偏差变化速率的快慢调整输出信号。

33、优选地，所述控制设备还包括控制执行器和反馈电路；基于控制设备的压力控制方法还包括如下步骤：

34、利用所述压力变送器监测压力变化以获取实时压力值，并将所述实时压力值转化为压力信号；

35、利用所述pid控制器将所述压力信号与设定的目标压力值进行比较并计算出控制输出；

36、将所述控制输出输入所述控制执行器以调节压力并生成输出结果；

37、将所述输出结果反馈至所述pid控制器并以此实时调整所述pid控制器的输出。

38、优选地，基于压力误差和环境参数获取pid控制器的误差输入，具体包括如下步骤：

39、根据所述环境参数生成环境扰动信号；

40、根据所述压力误差生成误差信号；

41、基于环境扰动信号和误差信号生成扰动误差信号；

42、将所述扰动误差信号输入所述pid控制器。

43、优选地，采用所述pid控制器获取控制输出并以此进行压力调控，所述控制输出表示为：

44、；

45、其中，表示比例系数；表示积分时间常数；表示微分时间常数；表示pid的控制输出；表示扰动误差信号；

46、且积分系数又叫积分比例系数，表示为：；微分系数又叫微分比例系数，表示为：；

47、其中，t为采样周期；t表示采样时刻。

48、优选地，采用单神经元自适应控制器获取单神经元控制输出并以此进行压力调控，所述单神经元控制输出表示为：

49、；

50、其中，表示单神经元控制输出；k表示神经元的比例系数，k>0；表示单神经元学习控制所需要的状态量；表示状态量的加权系数。

51、优选地，基于所述压力变送器进行冗余设计，包括如下步骤：

52、在一个决策周期内多次采集两套压力变送器的输出压力并进行压力的有效性判断，具体为：进行压力范围判断、压力趋势判断及有效压力点数判断，判断压力变送器采集压力是否有效，并给出第一有效压力值p1和第二有效压力值p2；

53、根据目标压力值、压力控制参数、实时压力值及环境参数进行压力预测，计算出一个决策周期后的预测压力值p3；

54、根据第一有效压力值p1、第二有效压力值p2和预测压力值p3获取调控压力值p，具体为：

55、当第一压力变送器和第二压力变送器均有效且p1和p2的压力差在设定压力阈值pm之内，则p=(p1+p2)/2；

56、当第一压力变送器和第二压力变送器均有效且p1和p2的压力差不在设定压力阈值pm之内，则选择与预测压力值p3接近的p1或p2作为调控压力值p；

57、当第一压力变送器有效、第二压力变送器无效时，取p=p1；

58、当第一压力变送器无效、第二压力变送器有效时，取p=p2；

59、当第一压力变送器和第二压力变送器均无效时，取p=p3；

60、其中，从第一次校准到第二次校准为一个决策周期。

61、第二方面，本技术实施例提供了一种基于压力变送器的压力控制系统，应用于如上所述的压力控制方法，包括参数设定模块、压力校准模块、压力监测模块、压力调控模块和优化调整模块；

62、所述参数设定模块，用于设定目标压力值和压力控制参数，以及获取压力变送器周围的环境参数；

63、所述压力校准模块，用于对压力变送器进行第一次校准和第二次校准；还用于将压力变送器与控制设备连接；

64、所述压力监测模块，用于通过控制设备进行压力监测并获取实时压力值；

65、所述压力调控模块，用于比较所述目标压力值和所述实时压力值并获取压力误差；还用于根据所述压力误差和所述环境参数进行压力调控并获取压力调控的反馈信息；

66、所述优化调整模块，用于根据所述反馈信息对所述压力变送器进行第二次校准并对所述压力控制参数进行优化和调整。

67、本发明的有益效果为：本发明首先为控制系统设定目标压力值，再对压力变送器进行第一次校准，包括校准量程和零点，以确保压力变送器的输出电信号与实际压力值一致，并将其与控制设备连接，令压力变送器的输出信号能够连接到控制设备中；接着采用pid控制器并设定压力控制参数，包括比例、积分和微分系数；接着通过实时的压力监测获取实时压力值并将其与设定的目标压力值进行比较，获取压力误差，再获取压力变送器周围的环境参数，包括但不限于电磁强弱、温度高低以及气体/液体的腐蚀性（强电磁干扰、高温或腐蚀性气体）等；再根据压力误差和环境参数进行压力调整和控制并获取压力调控的反馈信息；最后依据上述反馈信息对压力变送器进行第二次校准，消除其在压力监测过程中产生的误差以确保其性能和稳定性，并对控制参数进行调整和优化以提高压力控制的精度和稳定性。本技术将环境因素和设备因素作为参考条件来分析测量误差，并通过消除测量误差来确保压力测量的准确性，从而提高了压力检测的精度以及控制系统运行的稳定性。

技术特征：

1.一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：在设定所述目标压力值之前，还建立压力监测数据库，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：建立关联关系，具体包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：所述pid控制器包括比例控制、积分控制和微分控制；

5.根据权利要求1所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：所述控制设备还包括控制执行器和反馈电路；基于控制设备的压力控制方法还包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：基于压力误差和环境参数获取pid控制器的误差输入，具体包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：采用所述pid控制器获取控制输出并以此进行压力调控，所述控制输出表示为：

8.根据权利要求6所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：采用单神经元自适应控制器获取单神经元控制输出并以此进行压力调控，所述单神经元控制输出表示为：

9.根据权利要求1所述的一种基于压力变送器的压力控制方法，其特征在于：基于所述压力变送器进行冗余设计，包括如下步骤：

10.一种基于压力变送器的压力控制系统，应用于如权利要求1-9任一项所述的压力控制方法，其特征在于：包括参数设定模块、压力校准模块、压力监测模块、压力调控模块和优化调整模块；

技术总结
本发明公开了一种基于压力变送器的压力控制方法及其系统，涉及变送器压力控制技术领域。该方法包括：设定目标压力值；对压力变送器进行第一次校准并连接控制设备；采用PID控制器并设定压力控制参数；通过控制设备进行压力监测并获取实时压力值；比较目标压力值和实时压力值并获取压力误差；获取压力变送器周围的环境参数；根据压力误差和环境参数进行压力调控并获取反馈信息；根据反馈信息进行第二次校准并对压力控制参数进行优化和调整。本发明通过排除监测与控制过程中的环境因素或系统因素导致或者监测误差的精度影响，通过对控制参数进行调整和优化以提高压力控制的精度和稳定性；还通过引入冗余设计大幅提高压力控制系统精度和可靠性。

技术研发人员：董猛,吴炎,薛飞,董子睿,邱钰淇,黄婉瑜,裴锐,李敏华,曾启航
受保护的技术使用者：广州西森自动化控制设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23