科氏质量流量计驱动系统模糊pi控制方法

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1、第12卷第1期太赫兹科学与电子信息学报Vo1．12，No．12014年2月JournalofTerahertzScienceandElectronicInformationTechnologyFeb．，2014文章编号：2095-4980(2014)01-0127-05科氏质量流量计驱动系统模糊PI控制方法黄世震，欧阳峰(福州大学福建省微电子集成电路重点实验室，福建福州350002)摘要：科氏质量流量计的工作原理建立在振动的基础上，良好的流量管振动控制是产生精确测量数据的前提。传统的模拟控制方法增益有限，动态响应慢，导致流量管振动不稳定甚至停振。为改善对测

2、量管振幅的控制，本文采用模糊比例积分(PI)控制方法，并根据牛津大学对两相流进行试验得到的数据，模拟在两相流发生过程中阻尼比的变化规律，在Simulink中建立驱动系统仿真模型，并与传统的PI控制方法进行比较。结果显示，采用模糊PI控制方法能使流量管响应速度更快，且振动幅值更稳定。关键词：科氏质量流量计；模糊比例积分控制；幅值控制；批料流/两相流中图分类号：TN876；TP273；TH814文献标识码：Adoi：10.11805/TKYDA201401.0127Afuzzy-PIcontrolmethodfordrivingsystemofCoriolis

3、massflowmeterHUANGShi-zhen，OUYANGFeng(FujianKeyLaboratoryofMicroelectronics&IntegratedCircuits，FuzhouUniversity，FuzhouFujian350002，China)Abstract：Coriolismassflowmeterisbuiltonthebasisofvibration,sothatbetterflow-tubevibrationcontrolisthepremiseofaccuratemeasurementdata.Thelimited

4、gainandslowdynamicresponseofthetraditionalmethodsleadtounstablevibrationorevenstopped.Inordertoimprovetheamplitudecontrol,afuzzy-ProportionalIntegral(PI)controlmethodispresented,andaccordingtotwo-phaseflowexperimentaldatafromOxfordUniversity,thedampingchangepatternissimulatedtoref

5、lecttheprocessoftwo-phaseflow.ThedrivingsystemsimulationmodelisestablishedinSimulinkandiscomparedwiththetraditionalPIcontrolmethods,whichdemonstratesthattheproposedmethodcanobtainfasterresponsespeed,andmorestablevibrationamplitude.Keywords：Coriolismassflowmeter；fuzzy-PIcontrol；amp

6、litudecontrol；batching/two-phaseflow科里奥利质量流量计(以下简称科氏质量流量计)能实现高精确度的直接流体质量流量测量，测量介质范围广，包括常规流体和非常规流体，如浆液、压缩天然气等；可实现多参数测量，即在测量质量流量的同时，可获得密度、体积流量、温度测量值。科氏流量计因其极高的测量精确度、可靠性以及非常低的维护费用而被广泛推[1]广和运用在各个工业领域，如石化、造纸、食品及制药等行业。但是，所有流量仪表技术的应用都有它的局限性，特别是对批料流/两相流体的流量测量，如空气混合在液体里的气、液两相流体。在这样的测量环境下，采

7、用模拟方式驱动的科氏流量计会显现众多缺点，如增益有限、动态响应慢，导致测量精确度降低和流量管振动控制困难，甚至停止振动。为克服模拟驱动的不足，出现了一些非线性幅值控制算法，如传统PI控制算法。这些方法在一些比较稳定的流量测量时达到了很不错的精确度，且实现简单、鲁棒性好、可靠性高，但它不能在线整定参数，对于比较复杂的测量环境难以预测，其综合控制效果并不理想。[2]针对科氏质量流量计应用范围越来越广，测量环境也越复杂的情况，本文引入了模糊PI控制方法。其采用模糊控制中的模糊逻辑推理对PI控制器参数进行在线整定，根据英国牛津大学实验研究得到的阻尼比在两相[1]流

8、中的变化规律，模拟两相流发生时的阻尼变化规律，并用MATLAB中的