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

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