脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的研究及晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

附錄AResearchonpulseoutputmodeldigitalvortexflowmetersThevortexflowmeteriswidelyusedindifferentfieldsduetoitsflexibilitytovariousmedia,non-mobileparts,simplestructureandlonglifeetc.However,ithaspoorperformancewhenoperatingatlowflowratewheretheSignal-to-Noiseratioisverysmalloreventhesignalissubmergedbythenoise.Thetraditionalanalogvortexflowmeterhasbenefitsofsteadysignal,highaccuracyandgoodrealtimeintheregularflowrange,whileitalsohasadisadvantageofweaksignaldifficulttodetectatlowflowrate,whichleadstounsatisfyinglowerlimitandasmallerrangeratioof10:1.Basedonthepreviouseffortsapulseoutputmodeldigitalvortexflowmeterisdevelopedsuccessfully,whichinheritstheadvantagesoftheanalogoneandmakeupitsshortagementionedabove.Thedigitalvortexflowmeterwithitsdouble-corestructurethatmeansacoupleofCPUsmadeupofDSPandMSP430identifiesthevortexsignalsfromnoisesbythefrequencyspectrumanalyzingalgorithminDSPatlowflowratewheretheanalogoneisnotaccurate,orevencan’twork.MeanwhileitworksoutbyitsmicrocontrollerMSP430thefrequencyofthevortexsignalthatissquarewavesoutputfrompre-amplifierforthevortexsignalsintheregularflowrangewheretheSignal-to-Noiseratioisn’ttoomuchsmallandtheanalogoneisaccurateandrealtime.Thisdissertationconsistsoftheory,hardware/softwaredesignandexperiment.Themainpointincludes:1.Theschemecalleddouble-channelworkmodelofthepulseoutputmodeldigitalvortexflowmeterisdesigned.Theprincipleisaswitchoftwodifferentmethodstodetectthevortexsignal.Thatisusingspectrumanalysisofdigitalsignalatlowflowrateandfrequencycountinglikeanalogvortexflowmetersintheregularflowrange.Thecriticalcriterionoftheswitchpointistheuncertaintyofthefrequency.2.Apulseoutputmodeldigitalvortexflowmeterisdevelopedsuccessfully.TheflowmeterisstudiedrespectivelyatDN25andDN50pipelinesofthewaterflowexperimentfacilityandDN50andDN100pipelinesofthegasflowexperimentfacilitythatlocateatProcessDetect&ControlLaboratoryinTianjinUniversity.Andthedatashowsthatthedigitalflowmeterhasthepropertyofabetterlowerlimitthantheanalogoneandabiggerrangeratioof1:28.5～41.3.MassesofexperimentsonthedigitalvortexflowmeterhavebeencarriedoutatthewaterflowexperimentfacilityandthegasflowexperimentfacilityofTianjinUniversityrespectively.Theresultshowsthatthepulseoutputmodeldigitalvortexflowmeterhasasatisfyinglowerlimitthatincreasestherangeratioeffectively,strongabilityandgoodrealtimeandthusitisofgreatpracticability.The21stcenturyisthecenturyinformation,informationandmaterialsandnewtechnologyasthemainpillarofsocietyfromthehumanrevolutionisindustrializationeratoinformationera,astheperception,acquisition,conversion,processingandtransmissionofinformationtechnologyandtheindispensabletestinginstrument,hasbecomeanimportanttechnologyandcomputerequivalentanddailylifeandproductionofallfields.Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,industrialproductiongetcontinuousdevelopment,thedetectiontechnologyandputsforwardmanynewrequirements,andnewtechnologyandinstrumentappearanceandfurtherpromotethedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentdegreeofdetectingtechnologyhasdecidedtoscienceandtechnologylevel,inotherwordsdetectiontechniquesandinstrumentsisthemeasureofmodernscienceandtechnologylevelofamark.Thisone,astestingtechnologyisanimportantpartofflowmeteringwithnationaleconomicandnationaldefense,scienceandtechnology,thecloserelationshipineconomicdevelopmentplaysanimportantposition.Aftercontinuousefforts,andtechnicalworkershavedevelopedpyreticandvariouscharacteristicsofflowmeter.Accordingtothemeasuringmethodandthestructureoftheclassificationmethod,willbedividedintodifferentialpressuremeterflowmeter,volumetricflowmeter,fluidflow,ultrasonicvibrationflowmeter,massflowmeter,insertflowmeteropen-channelflowandotherflowmeter,11kinds.Theresearchofthevortexflowmeterbelongstothehydrodynamicvibrationflowmeterarewidelyused.Vortexflowmeterisaccordingtothefluidvelocityofvibrationfrequencyandthecorrespondingprincipleofwork.Asearlyasin1878strawStrophepublishedaboutfluidvelocityrelationshipwiththevibrationfrequency,straw,vortexfrequencyissaidtostopfeaturesofsimilarsizeandthevelocityoftherelationship.Peopleintheearlyvortexresearchmainlyisthepurposeofprevention.Vortexflowvibrationphenomenonformeasuringthestudybeganinthe1950s,suchaswindmeterandshipspeedgaugeetc,attheendofthe1960sbegantodevelopclosepipelineflow-vortexflowmeter.1970sand1980svortexflowmeterunusuallyquickdevelopment,developmentoutstandingtyperesistancefluidanddetectionmethodsofvortexflowmeter,andmassproduction,suchasthemarketinjustafewshortyearstimetoarrivefromlaboratorybatchproductionprocessofthesampleflowisunique.Vortexflowmeterisafluidvibrationflowmeter,setinthefluidflowvortexhappened(resistancefromvortexhappen)alternatelyonbothsidesofthebodyproducesregularvortex,thespiralcalledCarmenvortex,swirlinginspiralhappenasymmetricalbodydownstream,vortexflowmeterisarrangedbymeasuringthevortexfrequencyandrealizationofflowmeasurement.Vortexflowmeterbysensorsandswitchestwoparts.Sensors(includingvortexflowresistanceoccurs,components,instrument)suchastable,converterincludingpre-amplifier,filteringplasticcircuit,D/Atransformationcircuit,outputinterfacecircuit,terminals,bracketandshields,etc.Inrecentyears,intelligentflowmeteristhemicroprocessor,communicationsandotherfunctionsthatareinstalledinconvertermodule.Accordingtothedetectionmeans,vortexflowmeterstresscanbedivided,capacitiveandthermaltype,typeofultrasonicvibration,strain,andphotoelectricandfiber,etc.Amongthem,stress(alsocalledthepiezoelectric)vortexflowmeterwithitsfastresponseandstrongsignal,workingtemperaturerangewide,strongadaptabilityandhighreliabilityetc,hasbecomethemainproductsvortexflowmetertype.Thisvortexflowmeter,itistotesttheliftinformstresstestingdevices,piezoelectricconversionvariablechargesignal,clinchadealthechargeamplifier,filtering,plasticaftervortexsignal.Piezoelectricsensorsignals,fastresponseandlowcost,manufacturingprocess,butismoresensitivetovibration.Asmentioned,vortexflowmeterhasmanyadvantages,andtherearemanyproblemstobesolved,especiallyinthemeasurementofsmallflow,vortexusefulsignalisveryweak,yiwasdrowned,lownoisesignalunderthevelocitymeasurementcausedgreatdifficulties.Inordertosolvethisproblem,thedomesticandoverseasscholarsandscientificresearchinstitutionsinresearchandapplicationofvarioussolutions,namelyofdigitalsignalprocessingmethodtosolve,butmostjuststayintheresearchonthemethodofhighefficiency,andnotbeappliedalgorithmsupportforproduction.Atpresent,thedomesticproductionofthevortexflowmeterislimitedtotheanalogcircuitapplicationmethodofvortexsignalprocessing(calledsimulationvortexflowmeter),thiscannotsolvethelowSNR,leadingtolowertheproblemthanonlyachievehigh,range1:1scaletheory,farbelowzero.Foreigncompany,YokogawaonlyRosemountandABBhasdevelopedtheapplicationofdigitalsignalprocessingmethodsofsignalprocessingvortex,namelydigitalvortexflowmeter,butspecifictechnologyisnotopen.Inrecentyears,thevortexsignalprocessingmethodsaboutthestudymany(suchaswaveletmethodofadaptiveLMSchanges,etc),thealgorithmoftianjinuniversityprofessorzhangtaopresidedovertheresearchofvortexsensoroutputsignalforexplorationofdigitalsignalprocessingwongreatprogress.LingQingmasteraccordingtothesignalfeaturesandvortexofsignalprocessingmethod,therequirementsformaximumlikelihoodestimationresultsincyclechartareputforwardonthebasisofmoresuitableforrelaxationofthevortexfrequencyestimationmethodofgraph,commitcycleandthesimulationexperiments.Thismethodwithhighresolutionandhighfrequencycharacteristicsofthecalculationefficiency,strongresistancetocomplexnoiseinterferenceability.WuPengmasterbasedonwavelettransform,deposingprincipleofflowmeasurementspecificrequirements,andputsforwardasuitablevortexflowsensorsignalprocessingmethodsofsinglereconstructionfilterisgiven,andthemethodofselecting,filterseriesofthismethodcaneffectivelyexpandvortexflowsensorrange.However,duetotheabovetwomethods,thecomplexityofalgorithm,real-timecomputationisnotguaranteed,andappliedinpractice.AlongwiththeDigitalSignalProcessorDigitalSignalprocessing(DSP)technology,referredtotherapiddevelopmentandwideapplication,makecomplexSignalprocessingalgorithmcanachieveinhardware.DuanRuiFengmasterasetofDSPandMSP430microcontrollercombinationofthevortexdigitalsignalprocessingsystem,usingslacktrappedcyclegraphmethodforcalculatingthevortexflowmetersignalfrequency.Experimentalresultsshowthatthevortexflowdual-coredigitalsignalprocessingsystemcaneffectivelyreducethemeasurementlimit(mmdiametermeasurementcanreachvortexlower0.323m3/h),realizethereal-timedataprocessing.Thistopicisonthebasisofresearchachievementsindomesticproduction,thevortexflowmeterislimitedtosimulatethevortexflowmeter,researchandimplementationofapracticalpulseoutputtypevortexflowmeterfigures.ThepulseoutputtypedigitalvortexflowmeterusingMSP430MCUbasedonDSPandthetwinCPUhardwarestructure,smallflowinlowvelocitybyDSPbasedonfastFouriertransform(FFT)formfast,referredtoasthepowerspectrumestimationisproposedtomeasurevortexfrequencyreal-timepulseoutput,Whentheflowinthenormalflowrangeanaloguecircuit,signalpreprocessingvortex,thenbymicrocontrollerprogramflowcalculations,display,frequency,pulseoutputetc.Thedigitalpulseoutputtypevortexflowmeterintianjinuniversityexperimentdeviceandgasflowfluxondoingalotofexperiments,theresultsshowthattheinstrumenteffectivelyexpandthescaleofthevortex,lowerthanthemeasuringlow,repeatability,stronganti-jammingability,goodreal-time,etc.附錄B脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的研究渦街流量計(jì)因其介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而在低流速下，渦街測(cè)量就顯現(xiàn)出了它的不足，渦街信號(hào)的信噪比很低，有用信號(hào)幾乎被噪聲淹沒(méi)。普通的渦街流量計(jì)采用模擬信號(hào)處理方法，在正常流量范圍內(nèi)，渦街流量信號(hào)穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性好；而在小流量下，渦街有用信號(hào)微弱、提取困難，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量下限比較高，量程比小，一般為10：1。鑒于上述模擬渦街流量計(jì)具有的優(yōu)勢(shì)以及存在的不足，課題在前人研究成果的基礎(chǔ)上，研究并成功地實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)實(shí)用的脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)。該數(shù)字渦街流量計(jì)采用了基于DSP和MSP430單片機(jī)雙CPU的硬件結(jié)構(gòu)，在低流速小流量的情況下，由DSP實(shí)現(xiàn)頻譜分析算法來(lái)計(jì)算渦街信號(hào)頻率，有效地克服了模擬渦街在小流量下測(cè)量精度不高甚至不能測(cè)量的問(wèn)題；在正常流量范圍內(nèi)，由單片機(jī)對(duì)渦街信號(hào)前置放大電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)頻，具有常規(guī)模擬渦街在高信噪比的情況下測(cè)量準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。本文從原理分析、硬件軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究三方面來(lái)研究，主要內(nèi)容包括：1.設(shè)計(jì)了脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的總體方案，尤其是采用了雙通道處理的方式，將低流量下數(shù)字信號(hào)處理的頻譜分析功能和正常流量范圍內(nèi)智能渦街的計(jì)頻功能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并引入了頻率不確定度的概念作為判斷渦街有用信號(hào)雙通道處理方法的依據(jù)。2.成功實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)。通過(guò)在天津大學(xué)過(guò)程檢測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)室的水流量實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的25mm口徑和50mm口徑實(shí)驗(yàn)研究，以及在氣體實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的100mm和50mm口徑實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)有效地降低了渦街的流量下限，使量程比顯著擴(kuò)大，量程比達(dá)到1：28.5～41.3。將此數(shù)字渦街分別在天津大學(xué)水流量實(shí)驗(yàn)裝置和氣體流量實(shí)驗(yàn)裝置上做了量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)具有很低的測(cè)量下限，有效擴(kuò)大了渦街的量程比，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)性好，具有很高的實(shí)用價(jià)值。21世紀(jì)是信息的世紀(jì)，以信息、材料和生物為主要支柱的新技術(shù)革命正將人類(lèi)社會(huì)從工業(yè)化時(shí)代推向信息化時(shí)代，作為感知、采集、轉(zhuǎn)換、處理和傳輸各種信息不可缺少的檢測(cè)技術(shù)和儀表，已成為與計(jì)算機(jī)同等重要的技術(shù)而深入日常生活及生產(chǎn)的所有領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，工業(yè)生產(chǎn)得到不斷發(fā)展，對(duì)檢測(cè)技術(shù)又提出了許多新的要求，而新的檢測(cè)技術(shù)和儀表的出現(xiàn)又進(jìn)一步推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，故檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展程度決定了科學(xué)技術(shù)的水平，換句話說(shuō)檢測(cè)技術(shù)和儀表是衡量現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平高低的一個(gè)標(biāo)志。這其中，作為檢測(cè)技術(shù)重要組成部分的流量計(jì)量由于與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)技術(shù)的密切關(guān)系，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。經(jīng)過(guò)不斷的努力和探索，科技工作者已開(kāi)發(fā)出種類(lèi)繁多、各具特色的流量?jī)x表。按照測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)的分類(lèi)方法，將流量計(jì)分成差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、流體振動(dòng)式流量計(jì)、超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、插入式流量計(jì)、明渠流量計(jì)和其他流量計(jì)共十一大類(lèi)。本課題研究的渦街流量計(jì)屬于流體振動(dòng)式流量計(jì)中應(yīng)用最為廣泛的一種。渦街流量計(jì)是依據(jù)流體振動(dòng)頻率與流速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的原理進(jìn)行工作的。早在1878年斯特勞哈（Strophe）就發(fā)表了關(guān)于流體振動(dòng)頻率與流速關(guān)系的文章，斯特勞哈數(shù)就是表示渦街頻率與阻擋體特征尺寸、流速關(guān)系的相似準(zhǔn)則。人們?cè)缙趯?duì)渦街的研究主要是防災(zāi)的目的。渦街流體振動(dòng)現(xiàn)象用于測(cè)量研究始于20世紀(jì)50年代，如風(fēng)速計(jì)和船速計(jì)等，60年代末開(kāi)始研制封閉管道流量計(jì)——渦街流量計(jì)。70、80年代渦街流量計(jì)發(fā)展異常迅速，開(kāi)發(fā)出眾多類(lèi)型阻流體及檢測(cè)方法的渦街流量計(jì)，并大量生產(chǎn)投放市場(chǎng)，像這樣在短短幾年時(shí)間內(nèi)就到達(dá)從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到批量生產(chǎn)過(guò)程的流量計(jì)還絕無(wú)僅有。渦街流量計(jì)是一種流體振動(dòng)式流量計(jì)，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡門(mén)渦街，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列，渦街流量計(jì)通過(guò)測(cè)量其旋渦產(chǎn)生的頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量。渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器包括旋渦發(fā)生體（阻流體）、檢測(cè)元件、儀表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來(lái)智能式流量計(jì)還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉(zhuǎn)換器內(nèi)。按檢測(cè)方式劃分，渦街流量計(jì)可分為應(yīng)力式、電容式、熱敏式、超聲式、振動(dòng)式、應(yīng)變式、光電式和光纖式等。其中，應(yīng)力式（又稱(chēng)為壓電式）渦街流量計(jì)以其響應(yīng)快、信號(hào)強(qiáng)、工作溫度范圍寬、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已成為渦街流量計(jì)的主要產(chǎn)品類(lèi)型。這種渦街流量計(jì)中，它把檢測(cè)元件受到的升力以應(yīng)力形式作用在壓電檢測(cè)元件上，轉(zhuǎn)換成交變的電荷信號(hào)，經(jīng)電荷放大、濾波、整形后得到旋渦信號(hào)。壓電傳感器響應(yīng)快、信號(hào)強(qiáng)、工藝性好、制造成本低，但是對(duì)振動(dòng)比較敏感。正如前面所述，渦街流量計(jì)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有許多亟待解決的問(wèn)題，特別是在測(cè)量小流量時(shí)，渦街有用信號(hào)非常微弱，易被噪聲信號(hào)淹沒(méi)，給低流速下的測(cè)量造成了很大困難。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者及科研機(jī)構(gòu)紛紛研究并提出各種解決方案，即應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理的方法解決，但大部分只是停留在方法上的研究，而沒(méi)有將高效率的算法應(yīng)用于實(shí)際服務(wù)于生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的渦街流量計(jì)還限于應(yīng)用模擬電路的方法對(duì)渦街信號(hào)進(jìn)行處理（稱(chēng)為模擬渦街流量計(jì)），這樣解決不了低信噪比條件下的問(wèn)題，導(dǎo)致下限太高，量程比只能達(dá)到1：10，遠(yuǎn)低于理論量程1：100。國(guó)外也只有Yokogawa公司、Rosemount公司和ABB公司研發(fā)出了應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理的方法處理渦街信號(hào)的渦街，即數(shù)字渦街流量計(jì)，但是具體的技術(shù)并不公開(kāi)。近幾年，關(guān)于渦街信號(hào)處理方法的研究很多（如小波變化法、自適應(yīng)LMS算法等），由天津大學(xué)張濤教授主持研究的對(duì)渦街傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理方面的探索獲得了很大的進(jìn)展。凌箐碩士根據(jù)渦街信號(hào)的特點(diǎn)及其對(duì)信號(hào)處理方法的要求，借鑒最大似然譜估計(jì)方法的研究成果，在周期圖法的基礎(chǔ)上提出了更適用于渦街頻率估計(jì)的松弛陷波周期圖法，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。該方法兼有高頻率分辨率和高計(jì)算效率的特點(diǎn)，有很強(qiáng)的抗復(fù)雜噪聲干擾的能力。吳鵬碩士基于子波變換消噪原理，結(jié)合流量測(cè)量特定要求，提出了一種適用于渦街流量傳感器信號(hào)處理的單支重構(gòu)濾波方法，同時(shí)給出了濾波級(jí)數(shù)的選取方法，這種計(jì)數(shù)方法能夠有效地?cái)U(kuò)大渦街流量傳感器的量程下限。但是，以上兩種方法由于算法本身的復(fù)雜性，使得計(jì)算量龐大、實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保證，難以應(yīng)用于實(shí)際。隨著數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessor，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使得復(fù)雜的信號(hào)處理算法得以在硬件上實(shí)現(xiàn)。段瑞峰碩士研究了一套DSP和MSP430單片機(jī)相結(jié)合的雙核結(jié)構(gòu)的數(shù)字渦街信號(hào)處理系統(tǒng)，采用松弛陷波周期圖法計(jì)算渦街流量計(jì)信號(hào)的頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種雙核式數(shù)字渦街流量信號(hào)處理系統(tǒng)可以有效地降低測(cè)量下限（25mm口徑渦街測(cè)量下限可達(dá)0.323m3/h），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性。本課題是在前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的渦街流量計(jì)還限于模擬渦街流量計(jì)的現(xiàn)狀，研究并實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)實(shí)用的脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)。這種脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)采用基于DSP和MSP430單片機(jī)雙CPU的硬件結(jié)構(gòu)，在低流速小流量的情況下，由DSP實(shí)現(xiàn)基于快速傅里葉變換（fastFouriertransform，簡(jiǎn)稱(chēng)FFT）的功率譜估計(jì)算法，以測(cè)得渦街信號(hào)頻率并進(jìn)行實(shí)時(shí)的脈沖輸出；當(dāng)流量在正常流量范圍內(nèi)，則采用模擬電路進(jìn)行渦街信號(hào)的預(yù)處理，然后由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)頻，流量計(jì)算、顯示，脈沖輸出等處理。將此脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)分別在天津大學(xué)水流量實(shí)驗(yàn)裝置和氣體流量裝置上做了大量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該儀表有效地?cái)U(kuò)大了渦街的量程比，具有測(cè)量下限低，重復(fù)性好，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》報(bào)告題目：晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)系別電氣工程系班級(jí)本自動(dòng)化學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)老師20年11月題目：晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：已知數(shù)據(jù)：直流電動(dòng)機(jī)：額定功率18kw、額定電壓220v、額定電流94A、額定轉(zhuǎn)速1000r/min、電樞回路電阻1歐；機(jī)械部分的飛輪慣量：10N.m^2；電樞回路總電感0.017H；測(cè)速發(fā)電機(jī)：永磁式，額定功率23w、額定電壓110v、額定電流0.21A、額定轉(zhuǎn)速1900r/min；整流變壓器：Y/Y聯(lián)接，二次線電壓230V；直流穩(wěn)壓電源：15V*其它相關(guān)數(shù)據(jù)：觸發(fā)整流器放大倍數(shù)設(shè)為40；二、設(shè)計(jì)要求調(diào)速范圍D=20，靜差率S10(按S=10計(jì)算)超調(diào)量小于（或等于）25%三、設(shè)計(jì)完后須提交(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(含靜態(tài)計(jì)算、穩(wěn)定性判定；調(diào)節(jié)器的選取及參數(shù)計(jì)算等)(2)系統(tǒng)的電路原理圖；*(3)系統(tǒng)的性能仿真(用MATLAB軟件)控制結(jié)構(gòu)圖有了原理圖之后，把各環(huán)節(jié)的靜態(tài)參數(shù)用自控原理中的結(jié)構(gòu)圖表示，就得到了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。圖3、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖同理，用各環(huán)節(jié)的輸入輸出特性，即各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，表示成結(jié)構(gòu)圖形式，就得到了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。由所學(xué)的相關(guān)課程知：放大環(huán)節(jié)可以看成純比例環(huán)節(jié)，電力電子變換環(huán)節(jié)是一個(gè)時(shí)間常數(shù)很小的滯后環(huán)節(jié)，這里把它看作一階慣性環(huán)節(jié)，而額定勵(lì)磁下的直流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)二階線性環(huán)節(jié)。所以，可以得到如下的框圖：參數(shù)計(jì)算根據(jù)以上數(shù)據(jù)和穩(wěn)態(tài)要求計(jì)算參數(shù)如下：取電機(jī)電樞電阻為0.5歐1.為了滿(mǎn)足D=20，s≤10%，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降為2.根據(jù)QUOTEΔncl，求出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)先計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù) 則開(kāi)環(huán)系統(tǒng)額定速降為 閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為3.計(jì)算測(cè)速反饋環(huán)節(jié)的放大系數(shù)和參數(shù)測(cè)速反饋系數(shù)α包含測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比QUOTECetg和電位器的分壓系數(shù)QUOTEα2，即α=QUOTEα2Cetg根據(jù)測(cè)速發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)，試取QUOTEα2=0.2，如測(cè)速發(fā)電機(jī)與主電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，則在電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速成1000r/min下，反饋電壓為穩(wěn)態(tài)時(shí)很小，即可，現(xiàn)有直流穩(wěn)壓電源為15V，可以滿(mǎn)足需要，因此所取的值是