專利名稱：氣液兩相流管道控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線控制裝置領(lǐng)域，特別涉及一種氣液兩相流管道控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
氣液兩相流流動是指在同一流動體系中，同時存在氣相和液相兩種流動介質(zhì)的流動現(xiàn)象，它是多相流動現(xiàn)象中最為常見的類型之一。氣液兩相流根據(jù)組分、流動環(huán)境、流動狀態(tài)等可分成各種類型。如根據(jù)物質(zhì)組分的不同，氣液兩相流可分為單組分氣液兩相流 (氣液兩相的組分為同種物質(zhì))，如水蒸氣-水兩相流(又稱氣液兩相流)和雙組分氣液兩相流(氣液兩相流的組分為兩種不同的物質(zhì)，如空氣-水兩相流等)；根據(jù)流動環(huán)境的不同，氣液兩相流又可分為管內(nèi)氣液兩相流和管外氣液兩相流等等。而氣液兩相管流(即管內(nèi)氣液兩相流)在工業(yè)過程中更為常見，應(yīng)用更為廣泛。目前，現(xiàn)有的氣液兩相流管道監(jiān)控系統(tǒng)中使用的測控裝置均使用傳統(tǒng)的有線裝置，機(jī)動性、便利性均較差，布線成本高，而且有極大的安全隱患，極易發(fā)生觸電、火災(zāi)等安全事故。其主要有如下缺點(diǎn)(1)安全隱患大，傳輸線容易發(fā)生觸電、火災(zāi)等安全事故；(2)布線成本高，裝潢費(fèi)用大；(3)施工復(fù)雜，由于傳輸線往往經(jīng)過墻壁或者掛在墻壁上，因此在建筑物建設(shè)的時候就要布線，在生產(chǎn)過程中新增加通信點(diǎn)十分不方便；(4)機(jī)動性、便利性差，通信點(diǎn)搬遷或更改后需要重新布線。針對現(xiàn)有的氣液兩相流管道監(jiān)控系統(tǒng)采用的控制方法多是傳統(tǒng)的PID控制，而隨著科技的進(jìn)步和對控制品質(zhì)要求的提高，傳統(tǒng)PID控制技術(shù)的缺陷越來越凸現(xiàn)出來。PID的缺陷，概括起來就是信號處理太簡單、未能充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，具體說來，有四個方面(1)產(chǎn)生誤差的方式不太合理控制目標(biāo)V在過程中可以“跳變”，但是被控對象Y輸出的變化都有慣性，不可能跳變，要求讓緩變的變量Y來跟蹤能夠跳變的變量V，初始誤差很大，易引起超調(diào)，很不合理。(2)誤差的微分信號的產(chǎn)生沒有太好的辦法由于微分器物理不可實(shí)現(xiàn)，只能近似地來實(shí)現(xiàn)。(3)誤差積分反饋的引入有很多負(fù)作用在PID控制中，誤差積分反饋的作用是消除靜差，提高系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性，但同時誤差積分反饋的引入，使閉環(huán)變得遲鈍，容易產(chǎn)生振蕩，易產(chǎn)生由積分飽和引起的控制量飽和。(4)線性組合不一定是最好的組合方式PID控制器給出的控制量是誤差的現(xiàn)在、過去、將來三者的線性組合。大量工程實(shí)踐表明，線性組合不一定是最好的組合方式，能否在非線性領(lǐng)域找到更合適的組合方式是值得探索的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有裝置存在的不足，本發(fā)明提出一種氣液兩相流管道控制裝置及控制方法，以達(dá)到使管道控制的調(diào)節(jié)時間更短，控制精度更高，抗干擾能力更強(qiáng)，魯棒性更好的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明氣液兩相流管道控制裝置，包括壓力變送器、流量變送器、PLC控制器、水泵、異步電動機(jī)、變頻器、下位機(jī)和上位機(jī)，其中，所述的下位機(jī)包括顯示器、微處理器和鍵盤，其中，所述的微處理器還包括有控制臺輸入輸出端口，所述的上位機(jī)包括PC機(jī)，此外，所述的下位機(jī)還包括第一 ZigBee無線接收模塊，所述的上位機(jī)還包括第二 ZigBee無線接收模塊，其連接關(guān)系如下壓力變送器采集端固定在氣液兩相流管道上，流量傳感器采集端固定在氣液兩相流管道上，壓力變送器的輸出端連接PLC 控制器的第一輸入端，流量傳感器的輸出端連接PLC控制器的第二輸入端，PLC控制器的通訊接口連接控制臺輸入輸出端口的通訊接口，PLC控制器的第一輸出端連接變頻器的輸入端，變頻器的輸出端連接異步電動機(jī)的輸入端，異步電動機(jī)的輸出端連接水泵的輸入端，水泵的輸出端固定在氣液兩相流管道進(jìn)站端，所述的上位機(jī)與下位機(jī)通過ZigBee無線接收模塊進(jìn)行通訊，其中，第一 ZigBee無線接收模塊的輸入輸出端連接微處理器，第二 ZigBee 無線接收模塊的輸入輸出端連接PC機(jī)。一種氣液兩相流管道控制方法，采用上述氣液兩相流管道控制裝置，按以下步驟進(jìn)行步驟1 下位機(jī)的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)；步驟2 將步驟1采集的數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)，由上位機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算變頻器頻率輸出值，采用改進(jìn)的自抗擾控制方法進(jìn)行控制，公式如下二階跟蹤微分即安排過渡過程的輸出為
權(quán)利要求
1.一種氣液兩相流管道控制裝置，包括壓力變送器、流量變送器、PLC控制器、水泵、異步電動機(jī)、變頻器、下位機(jī)和上位機(jī)，其中，所述的下位機(jī)包括顯示器、微處理器和鍵盤，其中，所述的微處理器還包括有控制臺輸入輸出端口，所述的上位機(jī)包括PC機(jī)，其特征在于 所述的下位機(jī)還包括第一 ZigBee無線接收模塊，所述的上位機(jī)還包括第二 ZigBee無線接收模塊，其連接關(guān)系如下壓力變送器采集端固定在氣液兩相流管道上，流量傳感器采集端固定在氣液兩相流管道上，壓力變送器的輸出端連接PLC控制器的第一輸入端，流量傳感器的輸出端連接PLC控制器的第二輸入端，PLC控制器的通訊接口連接控制臺輸入輸出端口的通訊接口，PLC控制器的第一輸出端連接變頻器的輸入端，變頻器的輸出端連接異步電動機(jī)的輸入端，異步電動機(jī)的輸出端連接水泵的輸入端，水泵的輸出端固定在氣液兩相流管道進(jìn)站端，所述的上位機(jī)與下位機(jī)通過ZigBee無線接收模塊進(jìn)行通訊，其中，第一 ZigBee無線接收模塊的輸入輸出端連接微處理器，第二 ZigBee無線接收模塊的輸入輸出端連接PC機(jī)。
2.采用權(quán)利要求1所述的氣液兩相流管道控制裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 下位機(jī)的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)； 步驟2 將步驟1采集的數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)，由上位機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算變頻器頻率輸出值，采用改進(jìn)的自抗擾控制方法進(jìn)行控制，公式如下 二階跟蹤微分即安排過渡過程的輸出為
全文摘要
一種氣液兩相流管道控制裝置及控制方法，屬于無線控制裝置領(lǐng)域，過程如下下位機(jī)的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)；將采集的數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算變頻器頻率輸出值，上位機(jī)將頻率輸出值傳遞給下位機(jī)；下位機(jī)的微處理器通過控制臺輸入輸出端口將頻率輸出值寫入變頻器；變頻器通過寫入的頻率控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速；異步電機(jī)通過轉(zhuǎn)速的改變來調(diào)節(jié)泵的輸出，從而控制進(jìn)站管道內(nèi)氣液兩相流的流速和壓力，本發(fā)明采用改進(jìn)自抗擾控制器，氣液兩相流管道系統(tǒng)控制效果得到了很大改善，如調(diào)節(jié)時間更短，控制精度更高，抗干擾能力更強(qiáng)，魯棒性更好等。
文檔編號G05B13/04GK102393642SQ20111032393
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者馮健, 劉金海, 盧森驤, 朱晗 申請人:東北大學(xué)