摘要(yào):在自動(dong)配料系(xi)統中,液(yè)态原料(liào)的供給(gěi)通常需(xū)要電磁(cí)流量計(ji) 的計量(liang)來達到(dao)正确控(kòng)制的目(mu)的。首先(xiān)通過靜(jing)态标定(dìng)電磁流(liu)量計的(de)測量精(jing)度,在大(dà)量試驗(yàn)的基礎(chǔ).上拟合(hé)出較理(lǐ)想的線(xian)性關系(xì),同時找(zhǎo)出電機(ji)頻率與(yu)流量間(jian)的波動(dong)聯系,然(rán)後利用(yòng)動态模(mo)糊控制(zhì)作爲其(qí)核心控(kong)制算法(fǎ),正确地(dì)控制液(ye)态原料(liào)的供給(gei)。
1引言
　　電(diàn)磁流量(liàng)計是根(gen)據法拉(lā)第電磁(cí)感應定(dìng)律制成(chéng)，用來測(cè)量🔞導電(diàn)🏃🏻‍♂️液體體(ti)積流量(liang)的儀表(biao)。目前已(yǐ)廣泛地(di)被應用(yòng)于工業(yè)過程"中(zhōng)各種導(dǎo)電液體(ti)的流量(liàng)測量，如(rú)各種酸(suan)、堿、鹽等(děng)腐蝕性(xing)介質;各(ge)種漿液(ye)流量測(ce)量⚽，形成(cheng)了獨特(tè)的應用(yong)領域。在(zai)自動配(pei)料系統(tǒng)中,通過(guò)🌐控制電(dian)機運行(háng)頻率來(lái)控制流(liu)量的大(dà)小。其應(yīng)用的💚精(jing)度對企(qi)業🈲産品(pǐn)的質量(liàng)、原料的(de)消耗以(yǐ)及經濟(jì)效益等(děng)有直接(jie)的影響(xiang)。電磁流(liú)量計作(zuò)爲液态(tài)原料的(de)計量裝(zhuang)置,随着(zhe)微電子(zǐ)技術的(de)發展而(er)不斷提(tí)高其⛷️計(ji)量精度(dù)和應用(yòng)範圍。而(ér)流量計(ji)計量是(shi)極其複(fú)雜的動(dòng)态計量(liàng),其精度(du)會受很(hen)多因素(su)影響,如(rú):流體的(de)導電性(xing)、非軸對(dui)稱、電極(jí)襯裏附(fù)着物的(de)影響、電(diàn)機運行(hang)的穩定(dìng)性、電磁(ci)流量計(jì)安裝的(de)位置、勵(li)磁的技(jì)術、信号(hao)線的長(zhang)度以及(jí)外界幹(gàn)擾等。
　　電(dian)磁流量(liang)計在調(diào)試期間(jian)常會遇(yù)到--些故(gu)障,如顯(xiǎn)示波動(dòng)、精度下(xia)👨‍❤️‍👨降、儀表(biǎo)損壞等(děng),-經排除(chu),以後相(xiàng)同條件(jian)下不會(huì)再出現(xian)。究其原(yuán)因主要(yao)有儀表(biao)本身元(yuán)器件🧑🏾‍🤝‍🧑🏼損(sǔn)壞引起(qǐ)故障🏃‍♂️、有(yǒu)選用不(bu)當、安裝(zhuāng)不妥💚、環(huán)境條件(jian)、流✔️體特(te)性等🧡因(yīn)素造成(cheng)故障;在(zai)正常運(yùn)行期間(jian)若出現(xiàn)故障,則(ze)一般由(yóu)流量傳(chuan)感🔱器内(nèi)壁附着(zhe)層、雷電(dian)打擊.以(yi)及環境(jing)條件變(bian)化等因(yin)素引起(qi)。日常工(gong)作中時(shi)刻注意(yi)這些故(gu)障,并很(hěn)好地⁉️加(jiā)以排除(chu)解決,電(dian)磁流量(liang)計就能(neng)夠發揮(hui)它應有(yǒu)的作用(yong)。本文在(zài)電磁流(liu)量計✔️正(zheng)常工作(zuò)的基礎(chǔ)上,利💋用(yong)其與㊙️工(gōng)控機、變(biàn)頻器及(ji)電機組(zu)成自動(dòng)控制系(xi)統,以✔️模(mó)糊控制(zhi)作爲其(qi)核心控(kong)制算法(fa)來研⛱️究(jiū)電機頻(pín)率變化(hua)時對應(ying)流量的(de)變化關(guān)系,以達(dá)到提高(gao)正确控(kong)制流量(liàng)的目的(de)。
2電磁流(liu)量計的(de)靜态标(biao)定
　　電磁(ci)流量計(ji)在出廠(chang)時經過(guò)檢定,在(zai)實際運(yùn)行中實(shí)時流量(liang)能同步(bu)的顯示(shi)在其表(biao)頭.上,但(dan)在自動(dòng)供料🙇‍♀️系(xi)統中我(wo)們需要(yao)在工控(kong)機上也(ye)實時顯(xiǎn)示其流(liu)量,并以(yǐ)此♊進行(hang)調控,這(zhe)就⛷️需要(yao)我們把(ba)電♊磁流(liu)量計本(běn)身的流(liu)量信息(xi)及時地(dì)傳送到(dao)工控機(jī).上。而電(dian)磁流🏃🏻‍♂️量(liàng)計的輸(shū)出信号(hao)爲4~20mA的電(dian)流信号(hao),工控機(ji)的采集(ji)卡隻能(néng)檢測0~10V的(de)電💯壓信(xin)号,故在(zài)電🐅磁流(liu)量計的(de)信号輸(shu)出端串(chuan)接--個小(xiao)于500Ω的電(dian)阻用以(yi)将電流(liu)信号轉(zhuan)換成電(dian)壓信号(hào)“l供采集(jí)卡采集(ji)。表1爲電(diàn)磁流☎️量(liàng)計信号(hào)輸出端(duān)串接一(yī)個200Ω電阻(zǔ)後💔,電磁(cí)流🔞量計(ji)在電機(jī)運行于(yu)不同頻(pín)率時其(qi)本身測(ce)量♌的流(liú)量值和(he)采集卡(ka)所采集(jí)的數值(zhí)。由❄️表1可(kě)知,電磁(cí)流量計(ji)的波動(dòng)與采集(ji)卡所采(cǎi)集的數(shu)值有較(jiào)好的-緻(zhì)性,滿足(zu)實際使(shi)用需求(qiú)。

3電磁流(liú)量計在(zài)自動配(pei)料系統(tong)中的應(ying)用
3.1電磁(cí)流量計(jì)在自動(dòng)配料系(xi)統中的(de)作用
　　在(zai)自動配(pèi)料系統(tong)中,液态(tài)原料的(de)供給同(tong)樣是按(àn)配方㊙️的(de)比例⚽進(jìn)行。我們(men)希望在(zai)整個生(shēng)産過程(chéng)中流量(liàng)♊都按一(yi)個常量(liang)進行供(gòng)給,而實(shi)際中即(jí)使電機(jī)固定在(zài)某個固(gu)定頻率(lü),其流☀️量(liàng)依然不(bú)是一個(gè)常量,如(rú)圖1中記(jì)錄的爲(wèi)固定頻(pín)率下電(dian)磁🌈流量(liang)計的🏒測(ce)量值。如(ru)果人爲(wèi)的進行(háng)幹預,其(qi)滞⛷️後性(xìng)及精度(du)都得不(bu)到保證(zhèng),這勢必(bì)影👈響🏃産(chan)品的質(zhi)量與生(shēng)産的效(xiào)率。而采(cǎi)用工控(kòng)機根據(jù)電磁流(liu)量計的(de)實際流(liu)量進行(háng)實時的(de)監🛀🏻控與(yu)調節,能(neng)讓流量(liang)穩定在(zai)很小的(de)範圍内(nei)，這無疑(yi)大大提(ti)高了自(zi)動供料(liao)系統的(de)精度與(yǔ)效率🌂5

3.2流量的(de)自動控(kòng)制及模(mo)糊控制(zhì)思想
　　電(diàn)磁流量(liàng)計實時(shi)地測量(liang)生産過(guò)程中的(de)液态原(yuan)料供給(gěi),工控機(ji)根據其(qi)提供的(de)信号對(dui)變頻器(qi)的頻率(lü)進行✊調(diào)整從而(ér)實現流(liú)量的調(diao)節。流量(liàng)的自動(dong)控制不(bú)僅要達(da)到規定(dìng)時間内(nèi)總量的(de)供給,更(gèng)重要的(de)是要保(bǎo)證生産(chǎn)過程中(zhōng)瞬時流(liu)量的配(pèi)比需㊙️求(qiu)。在生産(chǎn)❓過程中(zhong)，電磁流(liu)量計計(ji)量✂️的流(liu)量如圖(tu)🙇‍♀️2所示。

　　在(zai)工作時(shi)間T内我(wo)們期望(wàng)電磁流(liú)量計測(ce)量的信(xìn)号y(t)爲一(yi)常量,這(zhè)👌也是生(shēng)産過程(cheng)配方比(bǐ)例中所(suo)期望的(de),而由圖(tú)1中我們(men)知道y(t)受(shòu)各⛱️種因(yīn)素的影(ying)響而不(bu)停的波(bo)動。在工(gong)作時間(jiān)内對y(t)積(ji)分可得(de)到流量(liang)的累積(jī)L:

　　假定幹(gàn)擾信号(hao)全部看(kàn)作爲正(zhèng)弦波後(hòu)yδ(t)=ysint,在7時間(jiān)内其運(yun)行的周(zhou)期爲n,則(zé)?=2π /T帶入式(shì)(4)得:

　　實際(jì)生産中(zhong)流量一(yi)直在某(mǒu)個區域(yu)内波動(dong),且其動(dòng)态特性(xing)🌈不易掌(zhǎng)握。從上(shang)面的理(li)論中我(wǒ)們能夠(gòu)讓誤差(chà)ΔL盡可能(néng)✨的小，這(zhe)樣距我(wo)們所需(xu)要的理(li)論值yo就(jiu)越接近(jin).而減小(xiao)誤差需(xū)要我們(men)把♍n取的(de)盡可能(néng)大,也就(jiu)是在生(shēng)産時間(jiān)内劃分(fèn)更多的(de)周期去(qù)調節流(liú)量。當工(gong)控機根(gen)據電磁(cí)流量計(ji)傳送回(hui)來的信(xìn)号發出(chu)調節變(bian)頻器工(gong)作頻率(lǜ)的指令(lìng)後,電機(jī)調整功(gōng)率到電(dian)磁流量(liang)計的實(shi)際測量(liàng)爲一個(ge)工作周(zhou)期,我們(men)知道從(cong)指令發(fa)送到實(shi)際⛹🏻‍♀️測量(liàng)值返回(hui)有-一個(gè)較大的(de)滞後，如(ru)果調節(jie)的周期(qi)時間小(xiao)于流量(liàng)計本身(shen)的一個(gè)工作周(zhou)期,那麽(me)顯然不(bu)可能達(da)到減小(xiao)誤差的(de)目的。
　　利(li)用模糊(hú)控制思(si)想,在控(kong)制程序(xu)中我們(men)把流量(liang)的波動(dòng)區👣域劃(hua)分爲也(ye)±△x×yo,yo±03,yo±0.5四個區(qu)域,其中(zhong)sx爲可調(diào)節的誤(wù)差範圍(wéi),生産中(zhong)🈚我們取(qǔ)0.015,流量區(qū)域劃分(fen)的單位(wèi)均爲t/h。針(zhēn)對不同(tóng)的區域(yù)采取不(bú)同的調(diao)整方㊙️案(an)。具體流(liu)程如圖(tú)3所示,圖(tú)中變量(liàng)Rel表示實(shi)際測量(liang)的流量(liàng)，變量Idea表(biǎo)示理論(lun)流量。
4試(shì)驗結果(guǒ)分析
　　 模(mó)糊控制(zhi)對數學(xué)模型難(nán)以獲取(qǔ)、動态特(te)性不易(yi)掌握等(deng)控制對(duì)👉像有較(jiào)理想的(de)控制效(xiao)果,在其(qí)模糊法(fa)則和☔決(jué)策中幹(gàn)👈擾和參(can)數🛀🏻變化(huà)對控制(zhi)效果的(de)影響被(bèi)大大減(jian)弱。電磁(ci)流量計(ji)信号在(zai)進入工(gōng)控之前(qián)采用均(jun1)值濾波(bo)以及中(zhong)值濾波(bo)後才交(jiao)給控制(zhi)算法處(chù)理,盡量(liàng)降低幹(gan)擾帶來(lai)的波動(dòng)。采取不(bú)同的調(diao)節周期(qī)對實時(shi)的控制(zhì)也很大(dà),周期太(tài)短對流(liú)量的調(diao)節太頻(pin)繁,這樣(yang)容易導(dao)緻流量(liàng)的波動(dòng)劇烈,若(ruo)調節周(zhou)💋期過長(zhǎng)則容易(yì)導緻累(lei)積誤差(chà)大。經過(guò)反複實(shí)驗最後(hou)我們采(cǎi)取以周(zhōu)期爲10s,以(yi)上面劃(hua)分的四(sì)個區域(yù)來✂️減小(xiao)流量波(bō)動帶來(lái)的誤差(cha),其中當(dāng)流量波(bo)動超過(guo)0.5t/h時,采取(qu)周期爲(wei)20s.頻率土(tu)Hz的🚶調節(jie)方法,這(zhè)樣能夠(gou)更好❄️避(bi)開👉其工(gong)作周期(qi)的滞後(hòu)和調節(jie)幅度慢(màn)的缺點(diǎn),更加有(you)效地👅達(da)到調節(jiē)效果。

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