[發(fā)明專(zhuān)利]一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710031204.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106774485B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳雷;劉士元;劉剛;盧興國(guó);滕厚興
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): G05D17/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D17/02;G01N11/14
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：以測(cè)試試樣流變曲線光滑連續(xù)為前提，在流變儀初始扭矩加載時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行離散，確定實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)子角速度與下一時(shí)刻應(yīng)施加扭矩的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)已測(cè)得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，獲取下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)子角加速度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的剪切應(yīng)力、轉(zhuǎn)子角加速度和流變儀旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，計(jì)算獲得下一時(shí)刻應(yīng)施加的扭矩值，并使用其進(jìn)行調(diào)控。

2.如權(quán)利要求1所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：在旋轉(zhuǎn)流變儀控制應(yīng)力模式下，對(duì)于t≥2Δt的情況，Δt為離散時(shí)間間隔，t時(shí)刻馬達(dá)施加的扭矩值是依據(jù)預(yù)設(shè)的t時(shí)刻應(yīng)施加剪切應(yīng)力、t-2Δt時(shí)刻與t-Δt時(shí)刻流變儀轉(zhuǎn)子角速度實(shí)時(shí)調(diào)整的，依據(jù)流變曲線光滑連續(xù)的特征，根據(jù)檢測(cè)的t-2Δt時(shí)刻與t-Δt時(shí)刻流變儀轉(zhuǎn)子角速度，計(jì)算t時(shí)刻轉(zhuǎn)子角加速度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的t時(shí)刻轉(zhuǎn)子表面剪切應(yīng)力、轉(zhuǎn)子角加速度，計(jì)算t時(shí)刻應(yīng)施加的扭矩值。

3.如權(quán)利要求2所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：對(duì)于t≤Δt的情況，即，t＝0與t＝Δt時(shí)刻，忽略轉(zhuǎn)子加速，認(rèn)為扭矩值全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子表面真實(shí)剪切應(yīng)力，T|₀＝Aτ₀，T|_Δt＝Aτ₀，τ₀為預(yù)設(shè)剪切應(yīng)力值，A代表不同流變測(cè)試系統(tǒng)中扭矩與應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系。

4.如權(quán)利要求2所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：對(duì)于t≥2Δt的情況，扭矩值的計(jì)算公式為τ₀為預(yù)設(shè)剪切應(yīng)力值，A代表不同流變測(cè)試系統(tǒng)中扭矩與應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系，ω_i為i時(shí)刻流變儀旋轉(zhuǎn)件的實(shí)測(cè)角速度，i為t-Δt或t-2Δt，I為流變儀旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

5.如權(quán)利要求4所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：轉(zhuǎn)子表面真實(shí)剪切應(yīng)力、轉(zhuǎn)子角加速度以及扭矩之間的關(guān)系式如下：

式中，H(t)為Heaviside階躍函數(shù)；T_a為馬達(dá)施加扭矩值；τ_w為轉(zhuǎn)子表面的真實(shí)剪切應(yīng)力，A代表不同流變測(cè)試系統(tǒng)中扭矩與應(yīng)力之間的函數(shù)關(guān)系；I流變儀旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為轉(zhuǎn)子角加速度，ω為轉(zhuǎn)子角速度，t為時(shí)間。

6.如權(quán)利要求1所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控方法，其特征是：離散時(shí)間間隔Δt小于等于5ms。

7.一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控系統(tǒng)，其特征是：包括流變儀測(cè)試系統(tǒng)和控制器，所述控制器采集流變儀測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的角速度，以測(cè)試試樣流變曲線光滑連續(xù)為前提，在流變儀初始扭矩加載時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行離散，確定當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)子角速度與下一時(shí)刻應(yīng)施加扭矩的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)已測(cè)得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，獲取下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)子角加速度，當(dāng)t≥2Δt，Δt為離散時(shí)間間隔，t時(shí)刻應(yīng)施加的扭矩值根據(jù)t-Δt與t-2Δt時(shí)刻的角速度、預(yù)設(shè)剪切應(yīng)力計(jì)算獲得；當(dāng)t≤Δt，t時(shí)刻前沒(méi)有足夠的角速度數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以認(rèn)為并根據(jù)預(yù)設(shè)的剪切應(yīng)力，計(jì)算下一時(shí)刻應(yīng)施加的扭矩值，應(yīng)用該扭矩值對(duì)流變儀測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，I為 流變儀旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為轉(zhuǎn)子角加速度，ω為轉(zhuǎn)子角速度，t為時(shí)間。

8.如權(quán)利要求7所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控系統(tǒng)，其特征是：所述流變儀測(cè)試系統(tǒng)定時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子角速度進(jìn)行采樣，各個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔一致。

9.如權(quán)利要求7所述的一種非穩(wěn)態(tài)測(cè)試階段的流變儀剪切應(yīng)力反饋調(diào)控系統(tǒng)，其特征是：所述流變儀測(cè)試系統(tǒng)在流變測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)給轉(zhuǎn)子施加扭矩值，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)剪切測(cè)試。