[發明專利]原子熒光儀用閉環流量控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201811277773.9
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111122519B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 奚大順;龔治湘;楊梅
• 申請（專利權）人: 重慶民泰新農業科技發展集團有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G05D7/06
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 趙永麗;魯兵

1.一種閉環流量控制方法，用于對原子熒光儀用閉環流量控制系統對氣體管道中的氣體流量采用不完全微分增量PID控制器進行控制，所述方法包括以下步驟：

步驟一，離線獲取PID控制器的比例環節的系數p₀和積分環節的系數p₁；

步驟二，將氣體管道的流量傳感器(04)檢測到的氣體流量值經模數轉換電路(011)轉換為數字信號作為氣體流量實測值；并與該氣體管道的目標氣體流量值做差，獲取當前誤差值e(k)，即第k個采樣時刻的誤差值，且令e(-1)＝e(-2)＝0；

步驟三，獲取PID控制器的微分環節的系數，即設A為輔助氣管道的目標氣體流量值的10％，B為載氣管道的目標流量值的10％，當前誤差值不大于A時，微分環節的系數為1，當前誤差值不小于A+B時，微分環節的系數為0，當前誤差值在A和A+B之間時，微分環節的系數為A+B與當前誤差的絕對值的差值與A值的比值；即，

步驟四，根據下式求該氣體管道的氣體流量增量值Δu(k)，即，

Δu(k)＝p₀[e(k)-e(k-1)]+p₁e(k)+f(e(k))[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

并將得到的氣體流量增量值換算為比例電磁閥(03)的控制電壓的增壓值，通過數模轉換電路(012)輸出至比例電磁閥(03)；

步驟五，等待下一個采樣時刻，k＝k+1，返回步驟二，重復執行上述步驟。

2.根據權利要求1所述的閉環流量控制方法，其特征在于，所述閉環流量控制系統的兩路氣體管道的氣體流量通過一個不完全微分增量PID控制器由處理器(010)分時交替進行控制。

3.根據權利要求1所述的閉環流量控制方法，其特征在于，所述控制器的采樣周期不大于12秒。

4.一種原子熒光儀用閉環流量控制系統，所述原子熒光儀用閉環流量控制系統使采用根據權利要求1-3任一項所述的閉環流量控制方法，所述原子熒光儀用閉環流量控制系統用于使通入原子熒光儀的反應爐(05)和石英爐(06)的氣體流量保持穩定，其特征在于，包括設置在氣體管道上的用于控制氣體管道內的氣體流量大小的比例電磁閥(03)和用于測量氣體流量的流量傳感器(04)以及控制主板(01)，控制主板(01)上集成有處理器(010)、多個模數轉換電路(011)和數模轉換電路(012)，比例電磁閥(03)通過數模轉換電路(012)連接至處理器(010)，流量傳感器(04)通過模數轉換電路(011)連接至處理器(010)。

5.根據權利要求4所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述控制主板(01)還集成有穩壓電路(013)，開關電源(02)經所述穩壓電路穩壓調制后接入控制主板(01)。

6.根據權利要求4所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述氣體管道設置為兩路，一路氣體管道為載氣管道，其接入原子熒光儀的反應爐(05)，另一路氣體管道為輔助氣管道，其接入原子熒光儀的石英爐(06)。

7.根據權利要求6所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述兩路氣體管道的入口分別與氬氣瓶(07)的出口相連，氬氣瓶的出口處設置有兩級減壓穩壓閥。

8.根據權利要求4所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述比例電磁閥(03)為小型微流量比例電磁閥，該比例電磁閥(03)通過的氣體流量與其控制電壓正相關。

9.根據權利要求8所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述比例電磁閥(03)設有電壓與通過該比例電磁閥的氣體流量正相關的電壓控制端，該電壓控制端通過數模轉換電路(012)連接至處理器。

10.根據權利要求4所述的原子熒光儀用閉環流量控制系統，其特征在于，所述流量傳感器(04)為具有溫度補償校準功能的MEMS微流量傳感器，為CAFS、F1012、DFC10系列中的任一種。