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1、第6期科氏质量流量管非线性幅值控制方法研究·87·科更多电子资料请登录赛微电子网www.srvee.com氏质量流量管非线性幅值控制方法研究*李祥刚1徐科军1,2(1.合肥工业大学自动化研究所,合肥230009;2.工业自动化安徽省工程技术研究中心,合肥230009)摘要:在批料流和两相流发生的过程中,流量管的阻尼比迅速增大,模拟驱动的科里奥利质量流量计由于有限的驱动增益和简单的增益控制算法无法维持流量管的稳幅振动。针对这种情况,建立科里奥利质量流量计激振系统的时变参数模型,研究数字驱动中的非线性幅值控制算法,并提出改进方案。根据牛津大学对两相流
2、进行实验得到的数据,确定在两相流发生过程中阻尼比变化的规律,使用Simulink进行仿真,验证改进的非线性幅值控制算法。关键词:科里奥利质量流量计；时变参数模型；非线性幅值控制；批料流；仿真中图分类号:TB937 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:460.40Researchonnon-linearamplitudecontrolmethodofcoriolismassflow-tubeLiXianggang1XuKejun1,2(1.InstituteofAutomation,HefeiUniversityofTechnology,
3、Hefei230009,China;2.EngineeringTechnologyResearchCenterofIndustrialAutomation,Hefei230009,China)Abstract:Intheprocessofbatchingfromemptyandtwo-phaseflow,thedampingratioofflow-tubeincreasesquickly,sotheanaloguedrivingCoriolismassflowmetercannotmaintainthefixedamplitudevibratio
4、nofflow-tubebecauseofthelimitationofdrivegainandthesimplegaincontrolalgorithm.Inordertosolvetheproblem,atime-varyingparametermodelofexcitingvibrationsystemofCoriolismass-flowmeterisbuilt,thenon-linearamplitudecontrolalgorithmusedindigitaldrivingisresearched,andanimprovedversi
5、onisproposedinthepaper.Accordingtotwo-phaseflowexperimentaldatafromOxfordUniversity,thedampingchangepatternisdeducedtoreflecttheprocessoftwo-phaseflow,andSimulinkisusedtovalidatetheimprovednon-linearamplitudecontrolalgorithm.Keywords:Coriolismassflowmeter;time-varyingparamete
6、rmodel;non-linearamplitudecontrol;batchingflow;simulation第6期科氏质量流量管非线性幅值控制方法研究·87·1引言科里奥利质量流量计(以下简称科氏流量计)能够提供高精度和直接的质量流量测量[1-2]。但是,在测量中无法保证流体始终充满流量管,不可避免地会夹带着空气,气液流的动态特性会引起流量管机械能的损失和阻尼比的增加[3],流体在开始注入时也会引起冲击;同时,由于模拟驱动的科氏流量计有限的驱动增益范围和慢的动态响应[4-5],导致了测量精度降低和流量管振动控制困难,甚至停振而无法产生测量数
7、据。为了克服模拟驱动科氏流量计存在的缺点,第6期科氏质量流量管非线性幅值控制方法研究·87·解决在测量批料流和两相流中遇到的问题,在数字电路中采用较好的幅值控制算法,来提高控制性能。英国牛津大学研究了非线性幅值控制算法[6],研制了数字式变送器,进行了批料流/两相流实验[7]。而国内在科氏流量计数字驱动方面的研究还处于起步阶段。本文建立激振系统的时变参数模型,研究了非线性幅值控制算法,构建了Simulink仿真模型。依据牛津大学实验数据得出的阻尼比变化规律,进行Simulink仿真。通过模拟驱动和数字驱动仿真结果的比较,验证非线性幅值控制算法的有
8、效性,并提出变比例控制方法,提高了阻尼比比较大时的信号幅值、信噪比和抗干扰能力。2激振系统的时变参数模型科氏流量计的激振系统包括流量管、
