CN109578262A - 一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法、装置及蠕动泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法、装置及蠕动泵，该方法包括：获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。通过该方法，实现了针对任何粘性液体，用户均可使用随意设置其传输的流量并准确得到其传输的流量；满足了用户传输不同粘度液体时，均可准确的得知其流量，提高用户操作的便捷性。

Description

一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法、装置及蠕动泵

技术领域

本发明涉及流体传输控制领域，尤其涉及一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法、装置及蠕动泵。

背景技术

蠕动泵在传输液体时，使用不同的泵头，不同的软管，在相同的时间内，传输不同粘度的液体，传输的流量和转速的对应关系不同。用户在使用时，一般会直接输入需要的目标流量，要求蠕动泵控制系统可以直接根据用户需求计算出需要的转速。

目前，市场上的蠕动泵驱动器均是以纯净水为传输介质，试验得出传输纯净水时在不同的泵头和软管下，传输流量和转速的关系。在一定速度范围内，传输纯净水的流量和转速是线性关系，即y＝kx(其中y代表流量，x为转速， k为不同泵头和软管下的系数)。将此关系式内置到蠕动泵驱动器控制系统中，用户在使用时，选择泵头和软管后，直接调用此关系式，可直接根据输入的流量得出蠕动泵的转速。

但是此关系时仅仅针对传输类似于纯净水性质的液体时有效，如果用户传输的液体有粘稠度，在一定转速范围内，流量和转速的关系并不是简单的线性关系，用户输入流量后，驱动器控制系统根据此关系式得到的转速并不能满足用户的需求。且在流体传输领域，流体性质各不相同，和转速对应的关系式就不同，如果将所有流体的流量和转速的关系式均通过实验获得，然后内置到驱动器中是不可能，也是不现实的。

这样需要传输粘性液体的用户，在使用以纯净水为传输介质得到的线性关系式内置的驱动器时，输入目标流量是无法满足客户需求的目标流量的，即使带转速校准功能的驱动器，也是在线性范围内校准，有些可能永远不能校准到目标流量。

而现有技术，客户在使用时无法直观得知任何转速下蠕动泵的流量值，需求流量只能在不停的测试称量中找到合适的转速。操作繁琐，效率低下，不便于使用。

因此，如何找到一种方法，可以使得用户不论传输什么性质的液体，只要输入目标流量，蠕动泵驱动器都能准确的计算出所需转速，达到用户需求的流量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法，可以满足用户传输不同粘度液体均可准确的得知其流量，提高用户操作的便捷性。

第一方面，本发明提供一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法，包括：

S1、获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

S2、将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

S3、根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

在一个实施例中，所述方法还包括：

S4、针对所述第一转速值，确定蠕动泵传输流量的数据；所述传输流量的数据为第二流量值；当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调。

在一个实施例中，当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调，包括：

当所述第二流量值小于所述第一流量值时，将所述第一流量值加上第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；

将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调，包括：

当所述第二流量值大于所述第一流量值时，将所述第一流量值减去第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；

将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，所述方法还包括：

S5、记录并存储所述被传输粘性液体的转速流量曲线。

在一个实施例中，所述步骤S1还包括：将所述多组数据，分别代入公式 (1)；

K＝(Q_i+1-Q_i)/(v_i+1-v_i) (1)

V表示转速数据，Q表示转速数据V对应的液体流量值；i表示序号；

当K小于0时，确定所述被传输液体的转速范围设定为0到Vi之间；

或者

根据预设的粘性液体转速列表，选择与所述被传输液体相近粘度的液体，确定所述被传输液体的转速范围。

在一个实施例中，所述步骤S2中预设算法，包括：多项式拟合、高斯拟合和傅里叶变换算法。

在一个实施例中，当所述预设算法为多项式拟合算法时，所述步骤S2包括：

将所述多组数据，分别用一个次数低于n-1(m＜n-1)的多项式f(x)来拟合；

设：

式中，a表示系数，x表示转速，m和n分别表示序号；

用最小二乘法来确定系数a₀，a₁，…，a_m。

第二方面，本发明还提供一种蠕动泵传输粘性液体的控制装置，包括：

获取模块，用于获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

拟合模块，用于将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

设置模块，用于根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

在一个实施例中，所述装置还包括：

微调模块，用于针对所述第一转速值，确定蠕动泵传输流量的数据；所述传输流量的数据为第二流量值；当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调。

在一个实施例中，所述微调模块，具体用于当所述第二流量值小于所述第一流量值时，将所述第一流量值加上第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，所述微调模块，具体用于当所述第二流量值大于所述第一流量值时，将所述第一流量值减去第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，所述装置还包括：

存储模块，用于记录并存储所述被传输粘性液体的转速流量曲线。

在一个实施例中，所述获取模块，还用于将所述多组数据，分别代入公式 (1)；

K＝(Q_i+1-Q_i)/(v_i+1-v_i) (1)

V表示转速数据，Q表示转速数据V对应的液体流量值；i表示序号；

当K小于0时，确定所述被传输液体的转速范围设定为0到Vi之间；

或者

根据预设的粘性液体转速列表，选择与所述被传输液体相近粘度的液体，确定所述被传输液体的转速范围。

在一个实施例中，所述拟合模块中的预设算法，包括：多项式拟合、高斯拟合和傅里叶变换算法。

在一个实施例中，当所述预设算法为多项式拟合算法时，所述拟合模块具体用于：

将所述多组数据，分别用一个次数低于n-1(m＜n-1)的多项式f(x)来拟合；

设：

式中，a表示系数，x表示转速，m和n分别表示序号；

用最小二乘法来确定系数a₀，a₁，…，a_m。

第三方面，本发明还提供一种蠕动泵，包括如上述任一项实施例所述的蠕动泵传输粘性液体的控制装置。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法，通过该方法，实现了针对任何粘性液体，用户均可使用随意设置其传输的流量并准确得到其传输的流量；满足了用户传输不同粘度液体时，均可准确的得知其流量，提高用户操作的便捷性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的蠕动泵传输粘性液体的控制方法的流程图；

图2为本发明提供的多项式拟合实施例样点分布的曲线图；

图3为本发明提供的蠕动泵传输粘性液体的控制方法实施例的原理图；

图4为本发明提供蠕动泵传输粘性液体的控制装置的框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法，下面结合附图说明。

参照图1所示，该方法包括：步骤S1～S3；

S1、获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

S2、将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

S3、根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

具体地，步骤S1中，用户根据提示要求测试并录入被传输液体的n组数据。比如，在蠕动泵操作界面会内置n组转速数据，要求在每个转速数据下，用户点击开始按钮，测量出当前转速下传输的液体的体积，然后录入数据。

步骤S2中，比如蠕动泵驱动器根据用户录入的n组数据智能判断，并拟合出对应的转速流量曲线。比如当用户测试并录入完数据后，蠕动泵驱动器自动根据录入的数据通过预设算法合理的曲线拟合的方法，生成对应的关系式。

步骤S3中，用户随意设定传输该液体的流量值称为第一流量值，比如蠕动泵驱动器均可根据拟合的曲线得到对应的转速，称为第一转速值。从而达到用户需求的第一流量值(预期的流量)。

本实施例中，通过该方法，实现了针对任何粘性液体，用户均可使用随意设置其传输的流量并准确得到其传输的流量；满足了用户传输不同粘度液体时，均可准确的得知其流量，提高用户操作的便捷性。

为了进一步确定第一转速值是否准确，以便对第一转速值进行调整，参照图1所示，还包括步骤S4；

S4、针对所述第一转速值，确定蠕动泵传输流量的数据；所述传输流量的数据为第二流量值；当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调。

如果传输的液量(第一流量值)和实际液量(第二流量值)稍有偏差，可以通过在线微调马达转速功能，即运行时增大或减小转速，达到设定液量(第一流量值)。

具体的微调过程包括两种方式：

第一种：当上述第二流量值小于第一流量值时，校准第一转速值。校准方式为：将第一流量值加上第一流量值与第二流量值的差值作为第三流量值，将第三流量值代入步骤S2中的转速流量曲线，得到第二转速值，将该第二转速值设置马达，即可校准流量。

比如：设定传输的液量(第一流量值)为500ml，蠕动泵实际传输的液量 (第二流量值)为480ml时，将500+(500-480)＝520ml，520ml作为第三流量值；然后将第三流量值520ml代入拟合曲线，对应的转速值称为第二转速值；最后将第二转速值设置马达，即可校准流量。

第二种：当上述第二流量值大于第一流量值时，校准第一转速值。校准方式为：将第一流量值减去第一流量值与第二流量值的差值作为第三流量值，将第三流量值代入上述步骤S2中转速流量曲线，得到第二转速值，将该第二转速值设置马达，即可校准流量。

比如：设定传输的液量(第一流量值)为500ml，蠕动泵实际传输的液量 (第二流量值)为520ml时，将500-(520-500)＝480ml，480ml作为第三流量值；然后将第三流量值480ml代入拟合曲线，对应的转速值称为第二转速值；最后将第二转速值设置马达，即可校准流量。

在一个实施例中，参照图1所示，还包括S5；

S5、记录并存储所述被传输粘性液体的转速流量曲线。用户可以根据需要生成并保存多组不同粘度液体的曲线关系式，方便传输不同液体时随意调取。

本方法主要使用多个样点进行曲线拟合，得到其关系式，可使得蠕动泵操作达到智能学习的目的。

本发明中曲线拟合的原理和操作过程如下：

1，确定被传输液体的转速范围：

1.1用户分别测试一下转速在v_i(比如v₁＝50rpm、v₂＝100rpm、v₃＝200rpm、 v₄＝300rpm、v₅＝400rpm、v₆＝500rpm、v₇＝600rpm)下的对应流量Q_i，从v₁＝50rpm 开始测试，每次测试完流量并录入后，蠕动泵驱动器自动引导测试下一个速度的流量，每测试完成并录入一个流量值后，

代入两组数据：

K＝(Q_i+1-Q_i)/(v_i+1-v_i) (1)

计算若K＞0，则计算测试下一个，若K＜0，则传输此种液体的转速范围设定为0到v_i之间。

本步骤的作用为首先确定传输此种液体流量随转速增加的大致的范围，便于在第二步拟合曲线时，拟合的曲线最接近实际值。

1.2区别于1.1获取转速范围的方式，还可以采用几种不同粘度系数的常见的粘性液体，作为标准，前期通过实验得到这几种液体的转速范围，并内置到蠕动泵驱动器程序中。用户在操作时，首先选择与待测试液体相近粘度的液体，然后再进入到第二步开始拟合曲线。常见的粘性液体可以选择如下表1所示：

液体	粘度(cP)	温度(℃)	转速范围(rpm)
				水	1	20	0-600
牛奶	3	18	0-500
				食用油	65	21	0-400
止咳糖浆	190	29	0-300
				乳液	200	21	0-250
巧克力奶	280	49	0-200
				番茄酱	1000	29	0-150
甘油	1500	20	0-100
				蜂蜜	3000	20	0-80
面霜	10000	21	0-50

表1

用户在要求不同转速(x_i)(i＝1，2…n)下测试待传输液体的液量值(y_i) (i＝1，2…n)，并录入数据，录入完成后。蠕动泵驱动器自动拟合生成转速流量关系式y＝f(x)(其中y为流量值，x为转速值)。

拟合方式包括：比如多项式拟合、高斯拟合、傅里叶变换等。

以多项式拟合为例，拟合曲线过程如下：

得到的一组数据为(x_i，y_i)(i＝1，2，...n)，利用这组数据求得一个函数y＝f(x)，使得这组数据的数据点最逼近这条曲线。

用一个次数低于n-1(m＜n-1)的多项式f(x)来拟合它：设

为了拟合出的曲线尽量接近所给出的数据点，要求在所有数据点上的偏差的平方和最小，即用最小二乘法来确定系数a₀，a₁，…，a_m；

令

选a₀，a₁，...，a_m，使Q(a₀，a₁，...，a_m)达到最小，将Q对a_k(0≤k≤m)求偏导数，并令其等于零，则：

将上面各组写成方程组的形式为：

写成矩阵方程：

本实施例中，只需要根据测试的样点求出∑x_i，以及∑x_iy_i，即可带入上述矩阵方程，求出唯一的确定系数a₀， a₁，…，a_m。

即可得出曲线关系式：y＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_mx^m。

3、用户输入目标流量，蠕动泵驱动器根据第二步得到的关系式计算出流量对应的转速，并开始运行。在计算转速时，根据方程式得到的转速并不是唯一值，需要根据限定条件，也就是第一步中转速的取值范围选择即可。

用户可以重复第一步和第二步，得到不同粘度流体的转速流量曲线存储，再操作时，选择对应的液体即可。

4、如果传输的液量和实际液量稍有偏差，可以通过微调转速功能，即运行时增大或减小马达转速，达到设定液量。

验证过程：

测试一组甘油传输的数据表2：

表2

如果拟合以上样点曲线，令

其中比如令m＝5

将以上数据，带入第二步多项式拟合过程中，求解，得到：

a₀＝-0.9019a₁＝3.53a₂＝-0.01051

a₃＝-0.0009915a₄＝1.408e^-5

a₅＝-5.623e^-8

则拟合的曲线方程为：

y＝f(x)＝-0.9019+3.53x-0.01051x²-0.0009915x³+1.408e^-5x⁴ +-5.623e^-8x⁵

样点分布和曲线图如2所示。

下面通过一个完整的实施例来说明本发明：

参照图3所示：

步骤1、首先选择所使用的泵头和软管型号，比如泵头选用保定申辰泵业有限公司生产的易装型泵头YZ2515x软管选用壁厚为2.4mm，内径为6.4mm 的硅胶管

步骤2、然后选择与被传输液体粘度系统相近的液体，比如当被传输液体为甘油，可以根据上述表1甘油的粘度系数，在温度为20℃时其转速在 0-100rpm之间。

步骤3、或可按顺序分别测试50rpm、100rpm、200rpm、300rpm、400rpm、 500rpm、600rpm对应的流量值。

其中上述步骤2和步骤3是并列方式，用户在实际操作时，可任意选择其一即可；

步骤4、用户根据提示要求测试n组数据；

步骤5、驱动器根据输入的测试数据，拟合出最能反应出流量变化趋势的曲线表达式；同时拟合成功后，可将此表达式记录并存入驱动器存储器，以方便应用时调用。

步骤6、当用户再次输入目标流量或者灌装流量时，驱动器均可以根据该曲线表达式计算出对应的转速。

步骤7、当传输的液量仍和设定的液量有差异时，可根据曲线表达式校准转速，从而得到准确的流量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种蠕动泵传输粘性液体的控制装置，由于该装置所解决问题的原理与前述蠕动泵传输粘性液体的控制方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明还提供一种蠕动泵传输粘性液体的控制装置，可以用于执行上述方法的实施例，参照图4所示，该控制装置可以通过软件、硬件或者两者结合实现成为电子设备的部分或全部；比如可以为蠕动泵驱动器；包括：

获取模块41，用于获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

拟合模块42，用于将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

设置模块43，用于根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

在一个实施例中，所述装置还包括：

微调模块44，用于针对所述第一转速值，确定蠕动泵传输流量的数据；所述传输流量的数据为第二流量值；当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调。

在一个实施例中，所述微调模块44，具体用于当所述第二流量值小于所述第一流量值时，将所述第一流量值加上第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，所述微调模块44，具体用于当所述第二流量值大于所述第一流量值时，将所述第一流量值减去第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

在一个实施例中，所述装置还包括：

存储模块45，用于记录并存储所述被传输粘性液体的转速流量曲线。

在一个实施例中，所述获取模块41，还用于将所述多组数据，分别代入公式(1)；

K＝(Q_i+1-Q_i)/(v_i+1-v_i) (1)

V表示转速数据，Q表示转速数据V对应的液体流量值；i表示序号；

当K小于0时，确定所述被传输液体的转速范围设定为0到Vi之间；

或者

根据预设的粘性液体转速列表，选择与所述被传输液体相近粘度的液体，确定所述被传输液体的转速范围。

在一个实施例中，所述拟合模块42中的预设算法，包括：多项式拟合、高斯拟合和傅里叶变换算法。

在一个实施例中，当所述预设算法为多项式拟合算法时，所述拟合模块具体用于：

将所述多组数据，分别用一个次数低于n-1(m＜n-1)的多项式f(x)来拟合；

设：

式中，a表示系数，x表示转速，m和n分别表示序号；

用最小二乘法来确定系数a₀，a₁，…，a_m。

第三方面，本发明还提供一种蠕动泵，包括如上述任一项实施例所述的蠕动泵传输粘性液体的控制装置。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种蠕动泵传输粘性液体的控制方法，其特征在于，包括：

S1、获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

S2、将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

S3、根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4、针对所述第一转速值，确定蠕动泵传输流量的数据；所述传输流量的数据为第二流量值；当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调，包括：

当所述第二流量值小于所述第一流量值时，将所述第一流量值加上第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；

将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述第二流量值与所述第一流量值不相等时，对所述第一转速值进行微调，包括：

当所述第二流量值大于所述第一流量值时，将所述第一流量值减去第一流量值与所述第二流量值的差值作为第三流量值；

将所述第三流量值代入所述转速流量曲线，得到第二转速值，将所述第二转速值设置马达。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

S5、记录并存储所述被传输粘性液体的转速流量曲线。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：将所述多组数据，分别代入公式(1)；

K＝(Q_i+1-Q_i)/(v_i+1-v_i) (1)

V表示转速数据，Q表示转速数据V对应的液体流量值；i表示序号；

当K小于0时，确定所述被传输液体的转速范围设定为0到Vi之间；或者

根据预设的粘性液体转速列表，选择与所述被传输液体相近粘度的液体，确定所述被传输液体的转速范围。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中预设算法，包括：多项式拟合、高斯拟合和傅里叶变换算法。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述预设算法为多项式拟合算法时，所述步骤S2包括：

将所述多组数据，分别用一个次数低于n-1(m＜n-1)的多项式f(x)来拟合；

设：

式中，a表示系数，x表示转速，m和n分别表示序号；

用最小二乘法来确定系数a₀，a₁，…，a_m。

9.一种蠕动泵传输粘性液体的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取被传输粘性液体的多组数据，所述多组数据包括：所述被传输粘性液体的N组转速数据以及所述N组转速数据分别对应的液体流量数据；

拟合模块，用于将所述多组数据，通过预设算法拟合出对应的转速流量曲线；

设置模块，用于根据所述被传输液体设定的第一流量值以及所述转速流量曲线，获得相应的第一转速值，将所述第一转速值设置马达。

10.一种蠕动泵，其特征在于，包括如权利要求9所述的蠕动泵传输粘性液体的控制装置。