一种基于速度参考控制的混沌搅拌器及混沌搅拌方法技术

本发明专利技术涉及一种基于速度参考控制的混沌搅拌器及混沌搅拌方法，属于混沌搅拌器技术领域。本发明专利技术包括混沌驱动电路、直流电机、转速传感器、桨叶和速度参考混沌转速控制电路，直流电机的输出端固定设置有搅拌轴，搅拌轴的末端固定设置有桨叶，转速传感器设置在搅拌轴上，转速传感器的输出端与速度参考混沌转速控制电路输入端电连接，速度参考混沌转速控制电路的输出端与混沌驱动电路的输入端电连接，混沌驱动电路的输出端与直流电机电连接。转速传感器采集电机转速信号并将信号反馈给速度参考混沌转速控制电路，速度参考混沌转速控制电路采用混沌映射对转速信号进行处理，通过混沌驱动电路生成控制电机产生混沌转速的输入电压，电机带动桨叶以混沌转速运转。电机带动桨叶以混沌转速运转。电机带动桨叶以混沌转速运转。

【技术实现步骤摘要】
一种基于速度参考控制的混沌搅拌器及混沌搅拌方法


[0001]本专利技术涉及一种基于速度参考控制的混沌搅拌器及混沌搅拌方法，属于混沌搅拌器


技术介绍

[0002]液体搅拌装置是冶金、石油化工、造纸和建筑等众多领域工业中十分重要的环节，具有混匀、强化传质或化学反应、强化传热、提高反应产率和控制应混合度或副反应等功能。但是，目前工业生产中的液体搅拌装置效率低下，有98％的能量被浪费掉。低下的工作效率带来的混合不均匀等问题带来了了巨大的安全隐患，例如爆炸性物质混合不均匀会造成废料爆炸等严重安全事故。如何提高液体搅拌装置的性能是保障生产安全、提高工业生产效率和增产减排必须关注的问题，液体搅拌装置性能的提高有着巨大的应用前景。
[0003]目前工业搅拌中通常采取提高转速和更换桨叶的方式来提升搅拌装置的性能，但实际生产中高速搅拌会增大能耗且破坏分子结构，更换桨叶带来的装置成本和停工损失较大且节能效果不突出。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有液体搅拌混合过程中搅拌能耗大、灵活性低的问题，提供一种基于速度参考控制的混沌搅拌器及混沌搅拌方法，即通过转速传感器采集电机转速信号并将信号反馈给速度参考混沌转速控制电路，速度参考混沌转速控制电路采用混沌映射对转速信号进行处理，通过混沌驱动电路生成控制电机产生混沌转速的输入电压，电机带动桨叶以混沌转速运转；实现了电机混沌转速范围更精确、搅拌高效节能、简单便捷的混沌搅拌的目的。
[0005]一种基于速度参考控制的混沌搅拌器，包括混沌驱动电路1、直流电机2、转速传感器3、桨叶4和速度参考混沌转速控制电路5，直流电机2的输出端固定设置有搅拌轴，搅拌轴的末端固定设置有桨叶4，转速传感器3设置在搅拌轴上，转速传感器3的输出端与速度参考混沌转速控制电路5输入端电连接，转速传感器3采集电机转速信号并将信号反馈给速度参考混沌转速控制电路；速度参考混沌转速控制电路5的输出端与混沌驱动电路1的输入端电连接，混沌驱动电路1的输出端与直流电机2电连接；速度参考混沌转速控制电路采用混沌映射对转速信号进行处理，通过混沌驱动电路生成控制电机产生混沌转速的输入电压，电机带动桨叶以混沌转速运转；
[0006]所述速度参考混沌转速控制电路基于电机反馈转速和混沌映射计算生成混沌转速信号；
[0007]所述PWM驱动模块的输入端与速度参考混沌转速控制电路5的输出端相连，接收控制电流信号i
*
并转换为占空比信号，PWM驱动模块的输出端与全桥变换电路输入端相连，全桥变换电路根据占空比信号开关元件，全桥变换电路输出端与直流电机相连。
[0008]所述速度参考混沌转速控制电路5包括混沌映射模块51、参数输入模块52和PI控
制模块53；
[0009]混沌映射模块(51)，用于选择控制所需的混沌映射种类；
[0010]参数输入模块(52)，用于输入控制所需混沌参数，包括速度边界Δω，Logistic
‑
Logistic级联混沌映射控制参数u1等；
[0011]PI控制模块53，用于跟踪混沌参考速度ω
*
，生成混沌驱动电路驱动电机以混沌转速运行所需的控制电流信号。
[0012]所述混沌参考速度ω
*
的表达式为
[0013][0014]式中，为基速度即由转速传感器3采集的直流电机2稳定运行速度；Δω为速度边界；x
n
为混沌控制项即由混沌映射生成的混沌序列。
[0015]所述混沌映射包括但不限于Logistic混沌映射、Logistic
‑
Logistic级联混沌映射和Logistic
‑
Cubic级联混沌映射。
[0016]所述混沌映射为Logistic混沌映射时，混沌控制项x
n
的表达式为
[0017]x
n
＝ux
n
‑1(1
‑
x
n
‑1)
[0018]式中，u为Logistic混沌映射控制参数，取值范围为[0,4]；x
n
为公式进行第n次运算生成的混沌信号，x
n
‑1为第n
‑
1个混沌信号；
[0019]采用Logistic混沌映射控制时，混沌转速控制电路5生成的直流电机转速ω
n
的表达式为
[0020][0021]ω
n
为公式进行第n次计算生成的混沌转速，ω
n
‑1为第n
‑
1个混沌转速，u为Logistic混沌映射控制参数，Δω为速度边界，为基速度即由转速传感器3采集的直流电机2稳定运行速度。
[0022]所述混沌映射为Logistic
‑
Logistic级联混沌映射时，混沌控制项x
n
的表达式为
[0023]x
n
＝4[u1x
n+1
(1
‑
x
n+1
)][1
‑
u1x
n+1
(1
‑
x
n+1
)][0024]式中，u1为Logistic
‑
Logistic级联混沌映射控制参数，取值范围为[0,4]；x
n
为公式进行第n次运算生成的混沌信号，x
n
‑1为第n
‑
1个混沌信号；
[0025]采用Logistic
‑
Logistic级联混沌映射控制时，混沌转速控制电路5生成的直流电机转速ω
n
的表达式为：
[0026][0027]式中，ω
n
为公式进行第n次计算生成的混沌转速，ω
n
‑1为第n
‑
1个混沌转速，u1为Logistic混沌映射控制参数，Δω为速度边界，为基速度即由转速传感器3采集的直流电机2稳定运行速度。
[0028]所述混沌映射为Logistic
‑
Cubic级联混沌映射时，混沌控制项x
n
的表达式为
[0029][0030]式中，u2为Logistic
‑
Cubic级联混沌映射控制参数，取值范围为[0,4]；x
n
为公式进
行第n次运算生成的混沌信号，x
n
‑1为第n
‑
1个混沌信号；
[0031]采用Logistic
‑
Cubic级联混沌映射控制时，混沌转速控制电路5生成的直流电机转速ω
n
的表达式为：
[0032][0033]式中，ω
n
为公式进行第n次计算生成的混沌转速，ω
n
‑1为第n
‑
1个混沌转速，u2为Logistic混沌映射控制参数，Δω为速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：包括混沌驱动电路(1)、直流电机(2)、转速传感器(3)、桨叶(4)和速度参考混沌转速控制电路(5)，直流电机(2)的输出端固定设置有搅拌轴，搅拌轴的末端固定设置有桨叶(4)，转速传感器(3)设置在搅拌轴上，转速传感器(3)的输出端与速度参考混沌转速控制电路(5)输入端电连接，速度参考混沌转速控制电路(5)的输出端与混沌驱动电路(1)的输入端电连接，混沌驱动电路(1)的输出端与直流电机(2)电连接。2.根据权利要求1所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：混沌驱动电路(1)包括PWM驱动模块和全桥变换电路，PWM驱动模块的4个输出端与全桥变换电路中的4个三极管的输入端相连，PWM驱动模块的输入端与速度参考混沌转速控制电路(5)的输出端相连，用以接收控制电流信号i
*
并转换为占空比信号，PWM驱动模块的输出端与全桥变换电路输入端相连，全桥变换电路根据占空比信号开关元件，全桥变换电路输出端与直流电机相连。3.根据权利要求1或2所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：速度参考混沌转速控制电路(5)包括混沌映射模块(51)、参数输入模块(52)和PI控制模块(53)，混沌映射模块(51)，用于选择控制所需的混沌映射种类；参数输入模块(52)，用于输入控制所需混沌参数，包括速度边界Δω，Logistic
‑
Logistic级联混沌映射控制参数u1；PI控制模块(53)，用于跟踪混沌参考速度ω
*
，生成混沌驱动电路驱动电机以混沌转速运行所需的控制电流信号。4.根据权利要求3所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：混沌参考速度ω
*
的表达式为式中，为基速度即由转速传感器(3)采集的直流电机(2)稳定运行速度；Δω为速度边界；x
n
为混沌控制项即由混沌映射生成的混沌序列。5.根据权利要求4所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：混沌映射包括但不限于Logistic混沌映射、Logistic
‑
Logistic级联混沌映射和Logistic
‑
Cubic级联混沌映射。6.根据权利要求5所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：混沌映射为Logistic混沌映射时，混沌控制项x
n
的表达式为x
n
＝ux
n
‑1(1
‑
x
n
‑1)式中，u为Logistic混沌映射控制参数，取值范围为[0，4]，x
n
为公式进行第n次运算生成的混沌信号，x
n
‑1为第n
‑
1个混沌信号；采用Logistic混沌映射控制时，混沌转速控制电路(5)生成的直流电机转速ω
n
的表达式为式中，ω
n
为公式进行第n次计算生成的混沌转速，ω
n
‑1为第n
‑
1个混沌转速，u为Logistic混沌映射控制参数，Δω为速度边界，为基速度即由转速传感器(3)采集的直流电机(2)稳定运行速度。
7.根据权利要求5所述基于速度参考控制的混沌搅拌器，其特征在于：混沌映射为Logist...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，廖亚楠，肖清泰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：