量调节执行器有关，也和装置控制系统中的流量调节算法有关。万方数据中国计量学院硕士学位论文流量调节执行器标准装置通过流量调节装置来实现指定流量的产生，常用的流量调节方式有两种，种是风机变频调速法，通过变频器控制风机频率以实现气源压力改变另种通过在管路中加装流量调节阀以实现管路气阻特性的改变，最终达到流量调节的目的，。风机变频调速风机变频调速是指通过改变电动机定子电源的频率来改变其同步转速的调速方法，最终达到改变风机转速的目的。异步电动机的实际转速可以表示为式中为电源频率为转差率为电动机磁极个数。由于电动机磁极个数与转差率为出厂固定值，故若要改变电动机转速，只需对电源频率进行调节即可。在实际应用中，风机的变频调速即是通过变频器改变电动机电源频率达到调节风机转速的目的。运用变频调速法进行流量调节时，不改变原有管道的气阻特性，节能效果明显流量调节方便，并可以达到较高的调节精度但是受风机正常工作流量范围以及管道通流面积大小限制，在些较小流量的稳定性与调节精度上效果不理想。流量调节阀流量调节阀是通过改变阀门开度大小，进而改变管道局部节流面积以达到流量改变的目的，其流量特性通过被调介质流过阀门的相对流量与其相对开度之间的关系来表示，其函数表达式为式中为调节阀开度时相对流量为调节阀流量时相对开度。调节阀的流量特性主要有直线型和等百分比型两种，其中直线型调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位行程所引起的流量变化是常数，这种特性的调节阀在小开度时调节作用太强，容易引起超调和震荡，而在大开度时调节作用太弱，调节响应缓慢等百分比型调节阀其单位行程引起相对流量的变化与该点的相对流量成正比，导致其放大系数随着相对流量的变大而变大，调节灵敏，应用较为广泛。万方数据中国计量学院硕士学位论文在实际工业控制中，为提高调节阀的控制精度，通常采用智能阀门定位器对调节阀开度进行精确定位。虽然运用调节阀进行流量调节结构简单，但是会改变原有管路气阻特性，导致节流损失，并且容易使风机偏离正常工作高效区，流量调节精度亦非常有限。通常情况下，为使流量调节更为高效准确，大多采用风机变频调速与流量流量调节相组合的方式使用。流量调节控制算法不管是通过风机变频调速还是流量调节阀控制进行调节，最终调节对象为装置流量，在工业自动控制领域与压力温度液位等控制系统较为类似，这些控制系统相对来说参数较多精确数学模型未知，适合采用控制算法进行调节。控制算法由比例微分积分三部分作用组成，拥有结构简单鲁棒性强工作可靠等优点，通过对目标值与实际值之间的偏差进行比例微分积分运算，然后将运算结果输出给被控对象，使被控对象快速达到并稳定在目标值。简单的模拟控制系统通常由控制器与被控系统两部分组成，其原理如图所示。比例积分微分被控对象图模拟控制系统原理图模拟控制规律表达式为式中为比例系数为积分时间常数为微分时间常数。随着计算机系统的广泛应用，很多控制系统都采用计算机进行控制，通过传感器在定周期内对被控对象进行采样，采样信号通过控制器处理后再发送下步命令给被控对象，以实现被对象的反馈与调节，这就需要将模拟控制规律进行数字化处理，常用的数字式控制主要有位置式增量式积分万方数据中国计量学院硕士学位论文分离式等。位置式数字直接将控制器处理结果输出给被控对象的控制方式称为位置式控制。通过计算机对被控对象进行位置式控制时，需要将表达式进行离散化处理，可得或者表示为式中为比例系数，为积分系数，为微分系数为采样周期为采样序号为第次采样输出值分别为第次与第次采样输出偏差值。由式可知，位置式数字中有对偏差累加的运算，长时间运行将会导致运算量大，容易产生积分饱和现象且当计算机系统出现故障时，输出值的跳变将会导致执行机构跟着产生大幅度变化，致使控制系统产生震荡。增量式数字为改进位置式控制算法的不足，提出了种增量式控制，它将位置式控制器相邻两次输出的控制增量送给执行机构，由式可得则和位置式相比，增量式中输出的是增量，降低了控制系统误操作的影响，避免系统产生较大震荡，但增量式算法仍是基于位移式算法得出，仍可能产生比例积分或微分失控现象，导致系统动态性能较差。积分分离式数字在控制算法中，积分环节的作用是消除静态误差，提高控制精度，但由于在系统启动或目标值出现较大幅度变化时，被控量与目标值将会有较大偏万方数据中国计量学院硕士学位论文差，这个偏差通过积分作用的积累将会导致系统产生较大的超调甚至振荡。由于大多数控制系统中积分作用不可缺少，但又要避免积分累计产生的负面作用，这时提出了种积分分离式算法，就是当被控量接近目标值相差较多时，引入积分作用当被控量与目标值接近时，取消积分作用。采用积分分离控制时，需要根据实际情况确定阈值，当被控量时，采用积分作用当时，取消积分作用，通常情况下取最大偏差值的倍。位置式积分分离表达式为增量式积分分离表达式为式中可以表示为，，通过比较可以得出，积分分离式算法在调节过程中能够弥补另外两种控制算法的不足，它只需对最近三次的输出结果进行存储与处理，运算量较小，而且通过阈值与参数的设置可避免积分饱和现象的出现，增加了系统的可靠性。论文主要研究内容本课题为与浙江省计量科学研究院合作项目，为解决区域性流量仪表的检定与校准问题，同时提高流量仪表检定效率扩大标准装置流量检定范围，在对国外先进装置引进吸收改进的基础上，以国家标准标准表法流量装置检定规程为依据，设计建立套并联式标准表法气体流量标准装置，可以提供的标准气体流量，能够对口径范围内的气体涡轮流量计涡街流量计等速度式流量计以及罗茨流量计等容积式流量计进行快速高效的自动检定与校准。论文主要分成以下几点对本课题进行介绍根据设计技术指标要求，对标准装置总体方案进行设计，包括控制原理数学模型以及硬件选型等标准装置快速准确节能流量调节研究，运用软件对装万方数据中国计量学院硕士学位论文置气体流量调节过程进行建模仿真与参数整定，并对仿真结果进行试验验证标准装置测控系统设计，主要包括上位机监控系统与下位机执行系统设计，主要实现检定流程自动控制温压数据采集阀门开关控制流量自动调节数据处理以及报表生成等功能标准装置计量性能分析测试及试验研究，主要对装置进行不确定度评定，并根据计量标准考核规范规定要求，对其流量稳定性装置重复性以及不同标准装置检定结果比对等计量性能进行测试。总结论文，并对课题下步研究方向进行展望。万方数据硕士学位论文并联式标准表法气体流量标准装置研究作者刘丁发导师徐志鹏讲师学科测试计量技术及仪器中国计量学院二〇四年六月万方数据，万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文并联式标准表法气体流量标准装置研究作者刘丁发导师徐志鹏讲师申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业测试计量技术及仪器研究方向气体流量计量二〇四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢在此毕业论文即将完成之际与研究生生活即将结束之时，我要向所有教育关心帮助过我的老师同学亲人以及朋友表示衷心的感谢，感谢你们陪我度过这段充实而有意义的三年。首先我要向我的导师徐志鹏老师致以最诚挚的谢意，感谢徐老师在我研究生期间给予我学习上的指导以及生活上的帮助，是你教导我们要有严谨的治学态度豁达的人生观勇于承担责任的意识以及独立思考的能力，这些都将使我终生受益。感谢沈文新教授级高工谢代梁老师刘铁军老师以及梁晓瑜老师对我课题上的耐心指导与帮助感谢王凯于主任冯洁师姐在我毕业课题试验部分给予的支持与帮助感谢陈慧云师姐张永超师兄王文林师兄滕鹏飞师兄对我学习以及生活上的关心与帮助感谢我的室友宫通胜刘富海同学，是你们的谦让包容让我学习之余拥有个和谐舒适的休息环境感谢樊奇王鹏伟李志嘉于君坦田鹏飞闫磊戴佳音戚珊珊以及仰北仰北赛南逸夫的所有同学，是你们丰富了我的研究生生活，给我带来欢乐。特别的，我要感谢我的父母我的爷爷奶奶，感谢你们这么对年来对我的关心教育与支持，你们赐给了我切，铸成我人生路上最坚强的后盾，是我顺利完成学业的保证，让我拥有不论艰难险阻勇往直前的勇气，在此祝你们身体健康，万事如意！最后，我要感谢那些没有提及姓名，曾经关心帮助支持过我的老师同学亲人以及朋友们。刘丁发年月万方数据并联式标准表法气体流量标准装置研究摘要标准表法气体流量标准装置以其建设周期短检定效率高流量范围宽准确度较高等优点，在流量计量领域已越来越受到重视。随着气体流量仪表的广泛应用，对其检定或校准的需求量也迅速增加，为提高气体流量计量检定效率扩大流量检定范围以及解决区域性流量仪表检定的需求问题，设计了种并联标准表法气体流量标准装置，采用四台罗茨流量计并联为标准表系统，以满足较大流量范围的覆盖，采用自动化的控制系统以快速实现各种气体流量计的检定或校准。本文介绍了标准表法气体流量标准装置原理以及国内外研究现状设计了装置的总体方案，包括工作原理检定流程数学模型以及硬件选型等对风机变频调速与调节阀相结合的流量调节模式进行了分析，并运用软件进行建模与仿真，对快速准确超调量小以及节能的流量调节模式进行了探索与试验验证针对标准装置检定要求开发了套基于的人机交互程序以及基于的工业