[發(fā)明專利]一種液體小流量精密測控方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410424760.5
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104156009A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晉陽;魏新華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 蔡棟

1.一種液體小流量精密測控方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，獲得流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量綜合關(guān)系表達(dá)式；

流過調(diào)節(jié)閥的流量Q的大小與流體密度ρ、調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)K_V，調(diào)節(jié)閥開度O、調(diào)節(jié)閥上游壓力p₁和下游壓力p₂的壓力差Δp的關(guān)系如下

Q=KVNp1-p2ρ=KVNΔpρ---(1)]]>

N為常數(shù)，流量系數(shù)K_V隨閥門開度O的變化而變化；液體密度保持不變時(shí)，結(jié)合式(1)可知，流過調(diào)節(jié)閥的液體流量只與流量調(diào)節(jié)閥上下游壓差和閥開度有關(guān)；

當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度O發(fā)生變化時(shí)，K_V值也會相應(yīng)改變，故流過調(diào)節(jié)閥的液體流量從根本上取決于Δp、O兩個獨(dú)立變量；流量與Δp和O的綜合關(guān)系如下

Q＝f(Δp,O)??????????????????(2)

通過標(biāo)定建立流量與流量調(diào)節(jié)閥上下游壓差和閥開度間的關(guān)系模型，通過調(diào)節(jié)閥門開度和調(diào)節(jié)閥上下游壓差實(shí)現(xiàn)液體實(shí)際流量的在線檢測和控制；

確定式(2)的函數(shù)關(guān)系的首要前提是采取一定方法獲得流量與兩個變量的有效數(shù)據(jù)樣本；

步驟二，建立流量標(biāo)定系統(tǒng)

所述的流量標(biāo)定系統(tǒng)由差壓傳感器(1)、流量調(diào)節(jié)閥(2)、比例溢流閥(3)、液體注入泵(4)、儲液箱(5)、控制器(6)、壓力調(diào)節(jié)閥(7)、量筒(8)、電子天平(9)和噴頭(10)組成；

液體注入泵(4)安裝在儲液箱(5)底部的出液口連接管道上，比例溢流閥(3)安裝在液體注入泵(4)與儲液箱(5)側(cè)壁回流口的連接管路上，液體注入泵(4)一方面用于對管路中液體的流動提供動力，另一方面和比例溢流閥(3)相配合實(shí)現(xiàn)對液體注入泵(4)出口壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)與控制；

流量調(diào)節(jié)閥(2)安裝在液體注入泵(4)出口管路上，對經(jīng)過管路液體流量進(jìn)行測控；差壓傳感器(1)安裝在流量調(diào)節(jié)閥(2)的兩端，用于對流量調(diào)節(jié)閥(2)上游壓力與下游壓力差進(jìn)行測量；

壓力調(diào)節(jié)閥(7)安裝在流量調(diào)節(jié)閥(2)出口處的下游管路上，對流量調(diào)節(jié)閥(2)出口壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；壓力調(diào)節(jié)閥(7)和噴頭(10)只在標(biāo)定時(shí)使用，在流量測量和控制過程中被拆除；量筒(8)和電子天平(9)位于出液口正下方，對T時(shí)間段內(nèi)液體的體積和質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量；

步驟三，進(jìn)行流量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，獲得流量與兩個變量的有效實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)，具體包括以下過程

過程一，將液體預(yù)先存儲在儲液箱中，將比例溢流閥設(shè)定為一定壓力值P，在液體注入泵的作用下，液體從儲液箱經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入主管道，手動調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥以改變流量調(diào)節(jié)閥兩端的壓差，使流量調(diào)節(jié)閥兩端壓力差設(shè)定為不同數(shù)值；

過程二，在每種壓差條件下，通過控制器控制流量調(diào)節(jié)閥開度從100％以5％的步長逐漸減小到10％，待管道壓力穩(wěn)定后，連續(xù)噴霧60s，同時(shí)分別用2000mL的量筒和精度為±0.1g的電子天平記錄液體的體積和質(zhì)量，通過計(jì)算即可獲得不同壓差下和各對應(yīng)開度下液體的體積流量和質(zhì)量流量；

通過所述過程一和過程二，即獲得不同壓差和不同開度組合條件下的有效實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)；

步驟四，基于所述有效實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，確立流量與兩個變量Δp、O的具體表達(dá)式

根據(jù)式(2)，流量Q與調(diào)節(jié)閥上下游壓差Δp和閥門開度O之間的關(guān)系是非線性的，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對非線性函數(shù)具有很強(qiáng)的映射能力，并具有一定的泛化能力；

典型的3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示如下

zk=fz(Σj=1Jyjwojk+ck)---(3)]]>

yj=fy(Σi=1Ixiwhij+bj)---(4)]]>

x_i為輸入，y_j為隱層輸出，z_k為輸出，w_hij為輸入層到隱層的連接權(quán)值，b_j為隱層神經(jīng)元的閾值，w_ojk為隱層到輸出層的連接權(quán)值，c_k為輸出層閾值，f_y、f_z為激勵函數(shù)；

利用所述步驟三獲得的有效實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，確定連接各層的權(quán)值和各個神經(jīng)元的閾值即可得到流量調(diào)節(jié)閥開度、流量調(diào)節(jié)閥兩端壓差與流過流量調(diào)節(jié)閥的液體流量的關(guān)系表達(dá)式(3)和(4)，從而實(shí)現(xiàn)液體的小流量測控，最后將該表達(dá)式(3)和(4)的系數(shù)存儲在控制器中。