專利名稱：氣液兩相流管道控制裝置及控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線控制裝置領域，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：
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的流動現象，它是多相流動現象中最為常見的類型之一。氣液兩相流根據組分、流動環(huán)境、流動狀態(tài)等可分成各種類型。如根據物質組分的不同，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)，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，如空氣-水兩相流等)；根據流動環(huán)境的不同，氣液兩相流又可分為管內氣液兩相流和管外氣液兩相流等等。而氣液兩相管流(即管內氣液兩相流)在工業(yè)過程中更為常見，應用更為廣泛。目前，現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、火災等安全事故。其主要有如下缺點(1)安全隱患大，傳輸線容易發(fā)生觸電、火災等安全事故；(2)布線成本高，裝潢費用大；(3)施工復雜，由于傳輸線往往經過墻壁或者掛在墻壁上，因此在建筑物建設的時候就要布線，在生產過程中新增加通信點十分不方便；(4)機動性、便利性差，通信點搬遷或更改后需要重新布線。針對現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，而隨著科技的進步和對控制品質要求的提高，傳統(tǒng)PID控制技術的缺陷越來越凸現出來。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，具體說來，有四個方面(1)產生誤差的方式不太合理控制目標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，很不合理。(2)誤差的微分信號的產生沒有太好的辦法由于微分器物理不可實現，只能近似地來實現。(3)誤差積分反饋的引入有很多負作用在PID控制中，誤差積分反饋的作用是消除靜差，提高系統(tǒng)響應的準確性，但同時誤差積分反饋的引入，使閉環(huán)變得遲鈍，容易產生振蕩，易產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在、過去、將來三者的線性組合。大量工程實踐表明，線性組合不一定是最好的組合方式，能否在非線性領域找到更合適的組合方式是值得探索的。
發(fā)明內容
針對現有裝置存在的不足，本發(fā)明提出一種氣液兩相流管道控制裝置及控制方法，以達到使管道控制的調節(jié)時間更短，控制精度更高，抗干擾能力更強，魯棒性更好的目的。本發(fā)明的技術方案是這樣實現的本發(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、變頻器、下位機和上位機，其中，所述的下位機包括顯示器、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，所述的上位機包括PC機，此外，所述的下位機還包括第一 ZigBee無線接收模塊，所述的上位機還包括第二 ZigBee無線接收模塊，其連接關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的輸入端，異步電動機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站端，所述的上位機與下位機通過ZigBee無線接收模塊進行通訊，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。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，按以下步驟進行步驟1 下位機的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數據和流量數據；步驟2 將步驟1采集的數據傳遞給上位機，由上位機對采集的數據進行處理，計算變頻器頻率輸出值，采用改進的自抗擾控制方法進行控制，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、變頻器、下位機和上位機，其中，所述的下位機包括顯示器、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，所述的上位機包括PC機，其特征在于 所述的下位機還包括第一 ZigBee無線接收模塊，所述的上位機還包括第二 ZigBee無線接收模塊，其連接關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的輸入端，異步電動機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站端，所述的上位機與下位機通過ZigBee無線接收模塊進行通訊，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。
2.采用權利要求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 下位機的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數據和流量數據； 步驟2 將步驟1采集的數據傳遞給上位機，由上位機對采集的數據進行處理，計算變頻器頻率輸出值，采用改進的自抗擾控制方法進行控制，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域，過程如下下位機的微處理器通過控制臺輸入輸出端口采集壓力數據和流量數據；將采集的數據傳遞給上位機，上位機對采集的數據進行處理，計算變頻器頻率輸出值，上位機將頻率輸出值傳遞給下位機；下位機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的轉速；異步電機通過轉速的改變來調節(jié)泵的輸出，從而控制進站管道內氣液兩相流的流速和壓力，本發(fā)明采用改進自抗擾控制器，氣液兩相流管道系統(tǒng)控制效果得到了很大改善，如調節(jié)時間更短，控制精度更高，抗干擾能力更強，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