Клапан и способ управления - RU2017140627A

1. Регулирующий клапан (1) для регулирования потока газа из входного канала (2) в выходной канал (3), при этом указанный регулирующий клапан (1) содержит:

канал (4), выполненный с возможностью обеспечения сообщения входного канала (2) с выходным каналом (3);

подвижный элемент (5), выполненный с возможностью изменения проходного сечения указанного канала (4) посредством перемещения;

исполнительный механизм (6) с внутренней камерой (7), сообщающейся с выпускным каналом (9) и впускным каналом (8), выполненным с возможностью соединения с входным каналом (2), при этом указанный исполнительный механизм (6) выполнен с возможностью перемещения указанного подвижного элемента (5) в соответствии с давлением в указанной внутренней камере (7);

по меньшей мере, один клапан (10, 11), установленный в указанном впускном канале (8) или в указанном выпускном канале (9);

датчик (12) давления на входе, выполненный с возможностью установки во входном канале (2);

датчик (14) для определения положения подвижного элемента (5)); и

блок (15) управления, соединенный с, по меньшей мере, указанным датчиком (12) давления на входе и указанным датчиком (14) для определения положения подвижного элемента (5), и с каждым клапаном (10, 11), установленным в указанном впускном канале (8) или указанном выпускном канале (9), при этом блок управления включает в себя, по меньшей мере, одно средство (27) наблюдения за состоянием, выполненное с возможностью оценки, по меньшей мере, одного давления, которое имеется в указанной внутренней камере (7), исходя из результатов измерений положения подвижного элемента (5) и давления на входе и исходя из величины открытия клапана для каждого клапана (10, 11), установленного во впускном канале (8) или выпускном канале (9).

2. Клапан (1) по п.1, в котором указанное средство (27) наблюдения за состоянием представляет собой средство наблюдения за состоянием, использующее алгоритм сигма-точечного фильтра Калмана.

3. Клапан (1) по п.1, включающий в себя впускной клапан (10), установленный в указанном впускном канале (8), и выпускной клапан (11), установленный в указанном выпускном канале (9).

4. Клапан (1) по п.1, в котором каждый клапан (10, 11), установленный во впускном контуре (8) или выпускном контуре (9), имеет электрическое управление, например, имеет пьезоэлектрический привод.

5. Клапан (1) по п.1, в котором указанный исполнительный механизм (6) включает в себя упругий элемент для создания упругой возвратной силы, противодействующей давлению, которое имеется во внутренней камере (7), например, упругие стенки (6а), окружающие внутреннюю камеру (7) и образующие сильфон.

6. Способ регулирования потока газа из входного канала (2) в выходной канал посредством регулирующего клапана (1) по любому предшествующему пункту, при этом способ включает, по меньшей мере, следующие этапы:

получение результата определения положения подвижного элемента посредством использования датчика (14) положения;

получение результата измерения давления во входном канале посредством использования датчика (12) давления;

получение величины открытия для каждого клапана (10, 11), установленного во впускном канале (8) или выпускном канале (9) исполнительного механизма (6);

получение уставки силы для исполнительного механизма (6);

использование средства (27) наблюдения за состоянием для оценки, по меньшей мере, одного давления, имеющегося во внутренней камере (7), исходя из указанного определенного положения подвижного элемента (5) и из указанного измеренного давления, и из указанной величины открытия каждого клапана (10, 11);

использование давления, оцениваемого как имеющееся во внутренней камере (7), для вычисления силы, которая по расчетам приложена исполнительным механизмом (6);

вычисление погрешности силы, которая представляет собой разность силы, которая по расчетам приложена исполнительным механизмом (6), и уставки силы для исполнительного механизма (6), и

использование погрешности силы для получения команды для каждого клапана (10, 11), установленного во впускном канале (8) или выпускном канале (9) исполнительного механизма (6).

7. Способ регулирования по п.6, дополнительно включающий следующие этапы:

получение заданного положения подвижного элемента (5); и

вычисление погрешности положения подвижного элемента (5); и при этом уставку силы для исполнительного механизма (6) получают исходя из погрешности положения подвижного элемента (5).

8. Способ регулирования по п.7, в котором указанную уставку силы получают в зависимости от указанной погрешности положения посредством пропорционально-интегрального регулятора (30) со средствами предотвращения резкого увеличения интеграла.

9. Способ регулирования по п.7, в котором погрешность положения подвижного элемента (5) представляет собой разницу между расчетным положением подвижного элемента (5)и заданным положением.

10. Способ регулирования по п.6, в котором команду для каждого клапана (10, 11) получают в зависимости от заданной массы газа во внутренней камере (7), которую вычисляют на основе погрешности силы.

11. Способ регулирования по п.10, в котором заданную массу вычисляют в зависимости от уставки давления в указанной внутренней камере (7), при этом указанную уставку получают исходя из погрешности силы.

12. Способ регулирования по п.11, в котором заданную массу вычисляют посредством применения уравнения идеального газа для указанной уставки давления при использовании объема внутренней камеры (7).

13. Способ регулирования по п.10, в котором указанную заданную массу сравнивают с расчетной массой газа во внутренней камере (7) для вычисления погрешности массы, которая представляет собой разность заданной массы и расчетной массы.

14. Способ регулирования по п.13, в котором заданное значение разности скорости впускаемого потока и скорости выпускаемого потока получают на основе погрешности массы, и команду для каждого клапана (10, 11), установленного во впускном канале (8) или выпускном канале (9), вычисляют с использованием функции, обратной по отношению к нелинейной функции, определяющей разность скорости впускаемого потока и скорости выпускаемого потока на основе величины открытия каждого клапана (10, 11), установленного во впускном канале (8) или выпускном канале (9) исполнительного механизма (6).