CN116105817A - 一种基于模糊自整定pid算法的高精度流量测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，包括测试箱，所述测试箱的内壁固定设置有出风腔体，所述出风腔体内部的底端固定设置有支撑垫，所述支撑垫的顶部固定安装有支撑板，所述支撑板的底部活动安装有PID调节器，所述支撑板的顶部活动安装有模糊控制器，所述PID调节器的一侧固定安装有分隔板。本发明实现了通过在支撑板的顶部活动安装有模糊控制器，通过模糊控制器设计模糊自整定PID算法，接着利用PID调节器采用稳定边界法整定PID控制参数，开发PID调节器，并结合模糊算法和外接FUZZY‑PI复合算法实现智能阀门的偏差判别与条件控制和多路转换开关与信号的转换，完成管道内部流量检测的高精度控制。

Description

一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置
技术领域
本发明涉及流量测试技术领域，尤其涉及一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置。
背景技术
在管道液体运行的过程中需要用到流量控制器进行控制，流量控制器是为了使实际的流量稳定在设定流量值的附近，且流量的上下波动保持在一定范围内，为了实现上述目的，需要在流量控制***内设置流量采集单元，通过流量采集单元采集到实际的流量，模糊PID控制器在工作的过程中根据实际的流量与控制器中设置的流量的差值e和差值变化率ec进行测试与控制工作，现有流量测试装置不方便采用多种算法对管道流量进行测试，为此提出一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置。
但是在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题没有得到解决：1.不方便采用多种算法对管道流量进行测试与分析，影响管道内部流量检测的高精度控制；2.不方便对电器设备进行快速散热，影响管道流量测试工作的正常使用；3.不方便对管道内部的液体流速进行自动控制，从而带至管道流量控制器的延迟，增加管道流量测试相应的滞后时间，降低测试装置的精确度。为此，本发明设计了一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：不方便采用多种算法对管道流量进行测试与分析，影响管道内部流量检测的高精度控制，也不方便对电器设备进行快速散热，影响管道流量测试工作的正常使用，而且不方便对管道内部的液体流速进行自动控制，从而带至管道流量控制器的延迟，增加管道流量测试相应的滞后时间，降低测试装置的精确度。为此，本发明设计了一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，包括测试箱，所述测试箱的内壁固定设置有出风腔体，所述出风腔体内部的底端固定设置有支撑垫，所述支撑垫的顶部固定安装有支撑板，所述支撑板的底部活动安装有PID调节器，所述支撑板的顶部活动安装有模糊控制器；
所述PID调节器的一侧固定安装有分隔板，所述分隔板的一侧活动安装有主控制器，所述主控制器的顶部活动安装有A/D转换器，所述A/D转换器的顶部活动安装有CAN总线中继器；
所述测试箱的底部活动安装有安装组件，所述安装组件的顶部等距设置有限位环，所述限位环的内部贯穿设置有管道，所述管道的顶部等距安装有压力变送器，所述压力变送器之间活动安装有超声波流量计，所述管道的一侧活动安装有电动阀门。
优选的，所述测试箱的底部等距安装有支撑块，所述测试箱的顶部贯穿设置有导线管，所述测试箱的表面通过铰链活动安装有箱门。
优选的，所述箱门的表面固定设置有观察窗，观察窗的两端等距设置有散热孔，观察窗的一侧固定设置有门锁。
优选的，所述导线管之间固定安装有把杆，把杆的表面套接有防滑套，防滑套的表面设置有防滑纹。
优选的，所述支撑板的顶部固定安装有上框架，所述支撑板的底部固定安装有下框架。
优选的，所述分隔板的一侧固定安装有上支板，上支板的顶部等距安装有限位架，限位架的表面贯穿设置有限位孔，上支板的底部固定安装有下支板。
优选的，所述支撑垫采用散热硅胶材质，所述支撑垫的形状为长方形。
优选的，所述出风腔体的内壁等距设置有出风口，所述出风腔体但是一侧固定安装有风扇。
优选的，所述风扇的输出端固定设置有进风口，进风口的内部活动设置有格栅。
优选的，所述管道的两侧皆固定设置有连接法兰，连接法兰的内部皆贯穿设置有连接环，连接环的内部皆活动设置有密封圈，连接法兰内部的两端皆贯穿安装有连接栓，所述管道的顶部固定安装有固定框，固定框的内部固定设置有胶贴。
优选的，所述电动阀门的两侧皆固定设置有定位法兰，定位法兰内部的两端皆贯穿安装有定位栓，定位法兰的内部皆贯穿设置有定位环。
优选的，所述限位环表面的两端皆固定安装有限位块，限位块的内部贯穿安装有紧固栓。
优选的，所述安装组件包括安装底座，安装底座的底部固定设置有橡胶垫，安装底座内部的两侧皆固定安装有安装栓，安装底座的顶部等距安装有安装架。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在支撑板的顶部活动安装有模糊控制器，通过模糊控制器设计模糊自整定PID算法，接着利用PID调节器采用稳定边界法整定PID控制参数，开发PID调节器，并结合模糊算法和外接FUZZY-PI复合算法实现智能阀门的偏差判别与条件控制和多路转换开关与信号的转换，完成管道内部流量检测的高精度控制。
2、本发明通过在A/D转换器的顶部活动安装有CAN总线中继器，通过以主控制器为核心，以及A/D转换器和CAN总线进行通信，实现阀门的控制功能，接着利用CAN总线中继器解决控制器之间互联时CAN通讯总线的驱动能力，具备电气隔离特性，能够增加接入网络***节点数，提升CAN主网的速率及降低子网的数据流量，提升宽带的利用率，接着通过均匀分布的出风口将自然风导入测试箱的内部，从而对测试箱内部的电器设备进行快速散热，确保电器设备的正常使用。
3、本发明通过在分隔板的一侧活动安装有主控制器，能够通过压力变送器对管道内部的压力进行检测，然后利用超声波流量计对管道内部的流量进行检测，接着利用主控制器根据分析的数据来控制电动阀门对管道内部的液体流速进行自动控制，从而降低管道流量控制器的延迟，缩短管道流量测试相应的滞后时间，提高测试装置的精确度。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的立体图；
图2为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的管道局部立体图；
图4为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的电动阀门局部立体图；
图5为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的出风腔体局部立体图；
图6为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的分隔板局部立体图；
图7为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的支撑板局部立体图；
图8为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的限位环局部立体图；
图9为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的安装组件局部立体图；
图10为本发明提出的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置的风扇局部结构示意图。
图中：1、测试箱；101、导线管；102、箱门；103、观察窗；104、支撑块；105、把杆；106、散热孔；107、门锁；108、防滑套；2、压力变送器；3、管道；301、连接法兰；302、固定框；303、连接环；304、密封圈；305、胶贴；306、连接栓；4、安装组件；401、安装底座；402、安装架；403、安装栓；404、橡胶垫；5、超声波流量计；6、电动阀门；601、定位法兰；602、定位环；603、定位栓；7、模糊控制器；8、支撑板；801、上框架；802、下框架；9、PID调节器；10、支撑垫；11、限位环；1101、限位块；1102、紧固栓；12、分隔板；1201、限位架；1202、限位孔；1203、上支板；1204、下支板；13、CAN总线中继器；14、A/D转换器；15、出风腔体；1501、风扇；1502、出风口；1503、进风口；1504、格栅；16、主控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-10，一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，包括测试箱1，测试箱1的内壁固定设置有出风腔体15，出风腔体15内部的底端固定设置有支撑垫10，支撑垫10的顶部固定安装有支撑板8，支撑板8的底部活动安装有PID调节器9，支撑板8的顶部活动安装有模糊控制器7；
PID调节器9的一侧固定安装有分隔板12，分隔板12的一侧活动安装有主控制器16，主控制器16的顶部活动安装有A/D转换器14，A/D转换器14的顶部活动安装有CAN总线中继器13；
测试箱1的底部活动安装有安装组件4，安装组件4的顶部等距设置有限位环11，限位环11的内部贯穿设置有管道3，管道3的顶部等距安装有压力变送器2，压力变送器2之间活动安装有超声波流量计5，管道3的一侧活动安装有电动阀门6。
当本装置进行工作时，通过导线管101进行导线进行贯穿，便于工作人员将导线进行铺设工作，再通过观察窗103对测试箱1的内部进行观察，然后利用钥匙打开门锁107，便于工作人员对测试箱1内部的电器设备进行维护工作，再利用防滑纹来增加与人手的摩擦力，防止出现手滑的现象，便于工作人员将测试箱1进行位置调整，然后利用模糊控制器7设计模糊自整定PID算法，接着利用PID调节器9采用稳定边界法整定PID控制参数，开发PID调节器9，并结合模糊算法和外接FUZZY-PI复合算法实现智能阀门的偏差判别与条件控制和多路转换开关与信号的转换，完成管道3内部流量检测的高精度控制，模糊控制器7通过导线与PID调节器9进行电性连接。
通过以主控制器16为核心，以及A/D转换器14和CAN总线进行通信，实现阀门的控制功能，接着利用CAN总线中继器13解决控制器之间互联时CAN通讯总线的驱动能力，具备电气隔离特性，能够增加接入网络***节点数，提升CAN主网的速率及降低子网的数据流量，提升宽带的利用率，接着通过均匀分布的出风口1502将自然风导入测试箱1的内部，从而对测试箱1内部的电器设备进行快速散热，确保电器设备的正常使用，再利用风扇1501将自然风通过进风口1503进入出风腔体15的内部，然后利用格栅1504将自然风进行过滤，从而提高测试箱1内部的洁净度，格栅1504可以进行拆装，便于工作人员进行清理，主控制器16通过导线与电器设备进行电性连接，该主控制器16的型号可为LPC-5，CAN总线中继器13通过导线与CAN通讯总线进行电性连接，该CAN总线中继器13的型号可为HK-JX-1284，CAN总线中继器13主要用于解决控制器之间互联时CAN通讯总线的驱动能力，具备电气隔离特性，能够增加接入网络***节点数，提升CAN主网的速率及降低子网的数据流量，提升宽带的利用率；
当本装置进行工作时，通过安装栓403将安装底座401进行安装，接着利用橡胶垫404避免测试装置的刚性连接，拆装简单，便于工作人员进行组装工作，再通过限位环11对管道3进行套接，然后将紧固栓1102贯穿限位块1101，接着拧紧紧固栓1102进行固定，拆装简单，再通过连接栓306将连接法兰301与定位法兰601进行活动连接，接着拧紧连接栓306进行固定，然后利用定位环602贯穿连接环303，接着利用密封圈304提高管道3的密封性，接着利用压力变送器2对管道3内部的压力进行检测，然后利用超声波流量计5对管道3内部的流量进行检测，接着利用主控制器16根据分析的数据来控制电动阀门6对管道3内部的液体流速进行自动控制，从而降低管道3流量控制器的延迟，缩短管道3流量测试相应的滞后时间，提高测试装置的精确度，电动阀门6通过导线与主控制器16进行电性连接；
其中，测试箱1的底部等距安装有支撑块104，测试箱1的顶部贯穿设置有导线管101，测试箱1的表面通过铰链活动安装有箱门102；
需要说明的是，当本装置进行工作时，能够利用导线管101进行导线进行贯穿，便于工作人员将导线进行铺设工作；
其中，箱门102的表面固定设置有观察窗103，观察窗103的两端等距设置有散热孔106，观察窗103的一侧固定设置有门锁107；
需要说明的是，通过观察窗103对测试箱1的内部进行观察，然后利用钥匙打开门锁107，便于工作人员对测试箱1内部的电器设备进行维护工作；
其中，导线管101之间固定安装有把杆105，把杆105的表面套接有防滑套108，防滑套108的表面设置有防滑纹；
需要说明的是，通过防滑纹来增加与人手的摩擦力，防止出现手滑的现象；
其中，支撑板8的顶部固定安装有上框架801，支撑板8的底部固定安装有下框架802；
需要说明的是，通过上框架801与下框架802进行配合使用，从而对电器设备进行支撑；
其中，分隔板12的一侧固定安装有上支板1203，上支板1203的顶部等距安装有限位架1201，限位架1201的表面贯穿设置有限位孔1202，上支板1203的底部固定安装有下支板1204；
需要说明的是，通过限位架1201与限位孔1202进行配合使用，从而将CAN总线中继器13进行限位，然后利用下支板1204对电器设备进行支撑。
其中，支撑垫10采用散热硅胶材质，支撑垫10的形状为长方形；
需要说明的是，通过散热硅胶对电器设备进行散热，提高电器设备的散热效果。
其中，出风腔体15的内壁等距设置有出风口1502，出风腔体15但是一侧固定安装有风扇1501；
需要说明的是，通过均匀分布的出风口1502将自然风导入测试箱1的内部，从而对测试箱1内部的电器设备进行快速散热，确保电器设备的正常使用。
其中，风扇1501的输出端固定设置有进风口1503，进风口1503的内部活动设置有格栅1504；
需要说明的是，通过风扇1501将自然风通过进风口1503进入出风腔体15的内部，然后利用格栅1504将自然风进行过滤，从而提高测试箱1内部的洁净度，格栅1504可以进行拆装，便于工作人员进行清理。
其中，管道3的两侧皆固定设置有连接法兰301，连接法兰301的内部皆贯穿设置有连接环303，连接环303的内部皆活动设置有密封圈304，连接法兰301内部的两端皆贯穿安装有连接栓306，管道3的顶部固定安装有固定框302，固定框302的内部固定设置有胶贴305；
需要说明的是，通过胶贴305将超声波流量计5进行固定，防止超声波流量计5发生脱落。
电动阀门6的两侧皆固定设置有定位法兰601，定位法兰601内部的两端皆贯穿安装有定位栓603，定位法兰601的内部皆贯穿设置有定位环602。
需要说明的是，通过连接栓306将连接法兰301与定位法兰601进行活动连接，接着拧紧连接栓306进行固定，然后利用定位环602贯穿连接环303，接着利用密封圈304提高管道3的密封性。
限位环11表面的两端皆固定安装有限位块1101，限位块1101的内部贯穿安装有紧固栓1102。
需要说明的是，通过限位环11对管道3进行套接，然后将紧固栓1102贯穿限位块1101，接着拧紧紧固栓1102进行固定，拆装简单。
安装组件4包括安装底座401，安装底座401的底部固定设置有橡胶垫404，安装底座401内部的两侧皆固定安装有安装栓403，安装底座401的顶部等距安装有安装架402。
需要说明的是，通过安装栓403将安装底座401进行安装，接着利用橡胶垫404避免测试装置的刚性连接，拆装简单，便于工作人员进行组装工作。
本发明中，使用者使用该装置时，参考说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3和说明书附图8，当本装置进行工作时，通过安装栓403将安装底座401进行安装，接着利用橡胶垫404避免测试装置的刚性连接，拆装简单，便于工作人员进行组装工作，再通过限位环11对管道3进行套接，然后将紧固栓1102贯穿限位块1101，接着拧紧紧固栓1102进行固定，拆装简单，再通过连接栓306将连接法兰301与定位法兰601进行活动连接，接着拧紧连接栓306进行固定，然后利用定位环602贯穿连接环303，接着利用密封圈304提高管道3的密封性，接着利用压力变送器2对管道3内部的压力进行检测，然后利用超声波流量计5对管道3内部的流量进行检测，接着利用主控制器16根据分析的数据来控制电动阀门6对管道3内部的液体流速进行自动控制，从而降低管道3流量控制器的延迟，缩短管道3流量测试相应的滞后时间。
接着，参考说明书附图1、说明书附图2、说明书附图5、说明书附图6和说明书附图7，通过导线管101进行导线进行贯穿，便于工作人员将导线进行铺设工作，再通过观察窗103对测试箱1的内部进行观察，然后利用钥匙打开门锁107，便于工作人员对测试箱1内部的电器设备进行维护工作，再利用防滑纹来增加与人手的摩擦力，便于工作人员将测试箱1进行位置调整，然后利用模糊控制器7设计模糊自整定PID算法，接着利用PID调节器9采用稳定边界法整定PID控制参数，开发PID调节器9，并结合模糊算法和外接FUZZY-PI复合算法实现智能阀门的偏差判别与条件控制和多路转换开关与信号的转换，完成管道3内部流量检测的高精度控制；
最后，参考说明书附图2、说明书附图3、说明书附图5和说明书附图10，通过以主控制器16为核心，以及A/D转换器14和CAN总线进行通信，实现阀门的控制功能，接着利用CAN总线中继器13解决控制器之间互联时CAN通讯总线的驱动能力，具备电气隔离特性，能够增加接入网络***节点数，提升CAN主网的速率及降低子网的数据流量，提升宽带的利用率，接着通过均匀分布的出风口1502将自然风导入测试箱1的内部，从而对测试箱1内部的电器设备进行快速散热，确保电器设备的正常使用，再利用风扇1501将自然风通过进风口1503进入出风腔体15的内部，然后利用格栅1504将自然风进行过滤，从而提高测试箱1内部的洁净度，格栅1504可以进行拆装，便于工作人员进行清理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，包括测试箱（1），所述测试箱（1）的内壁固定设置有出风腔体（15），所述出风腔体（15）内部的底端固定设置有支撑垫（10），所述支撑垫（10）的顶部固定安装有支撑板（8），所述支撑板（8）的底部活动安装有PID调节器（9），所述支撑板（8）的顶部活动安装有模糊控制器（7）；
所述PID调节器（9）的一侧固定安装有分隔板（12），所述分隔板（12）的一侧活动安装有主控制器（16），所述主控制器（16）的顶部活动安装有A/D转换器（14），所述A/D转换器（14）的顶部活动安装有CAN总线中继器（13）；
所述测试箱（1）的底部活动安装有安装组件（4），所述安装组件（4）的顶部等距设置有限位环（11），所述限位环（11）的内部贯穿设置有管道（3），所述管道（3）的顶部等距安装有压力变送器（2），所述压力变送器（2）之间活动安装有超声波流量计（5），所述管道（3）的一侧活动安装有电动阀门（6）。
2.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述测试箱（1）的底部等距安装有支撑块（104），所述测试箱（1）的顶部贯穿设置有导线管（101），所述测试箱（1）的表面通过铰链活动安装有箱门（102）。
3.根据权利要求2所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述箱门（102）的表面固定设置有观察窗（103），观察窗（103）的两端等距设置有散热孔（106），观察窗（103）的一侧固定设置有门锁（107）。
4.根据权利要求2所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述导线管（101）之间固定安装有把杆（105），把杆（105）的表面套接有防滑套（108），防滑套（108）的表面设置有防滑纹。
5.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述支撑板（8）的顶部固定安装有上框架（801），所述支撑板（8）的底部固定安装有下框架（802）。
6.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述分隔板（12）的一侧固定安装有上支板（1203），上支板（1203）的顶部等距安装有限位架（1201），限位架（1201）的表面贯穿设置有限位孔（1202），上支板（1203）的底部固定安装有下支板（1204）。
7.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述支撑垫（10）采用散热硅胶材质，所述支撑垫（10）的形状为长方形。
8.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述出风腔体（15）的内壁等距设置有出风口（1502），所述出风腔体（15）但是一侧固定安装有风扇（1501）。
9.根据权利要求8所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述风扇（1501）的输出端固定设置有进风口（1503），进风口（1503）的内部活动设置有格栅（1504）。
10.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述管道（3）的两侧皆固定设置有连接法兰（301），连接法兰（301）的内部皆贯穿设置有连接环（303），连接环（303）的内部皆活动设置有密封圈（304），连接法兰（301）内部的两端皆贯穿安装有连接栓（306），所述管道（3）的顶部固定安装有固定框（302），固定框（302）的内部固定设置有胶贴（305）。
11.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述电动阀门（6）的两侧皆固定设置有定位法兰（601），定位法兰（601）内部的两端皆贯穿安装有定位栓（603），定位法兰（601）的内部皆贯穿设置有定位环（602）。
12.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述限位环（11）表面的两端皆固定安装有限位块（1101），限位块（1101）的内部贯穿安装有紧固栓（1102）。
13.根据权利要求1所述的一种基于模糊自整定PID算法的高精度流量测试装置，其特征在于，所述安装组件（4）包括安装底座（401），安装底座（401）的底部固定设置有橡胶垫（404），安装底座（401）内部的两侧皆固定安装有安装栓（403），安装底座（401）的顶部等距安装有安装架（402）。
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