智能气动阀门定位器控制系统研究

摘要

本课题所研究的智能气动阀门定位器，是工业锅炉、石油化工等行业实现自动化，提高效率和生产率的关键设备之一。本定位器采用开关阀驱动双作用气缸，具有造价低、抗污染力强的优点，但获得满意的定位精度和稳定的过渡过程较为困难。本课题即针对该种定位器进行其控制器的研制工作，
　　解决了定位精度和动态过程存在的不足。具体包括以下几方面的内容：
　　研制了基于单片机的智能阀门定位器的控制器。该控制器以AVR系列单片机为核心元件，设计了外围时钟电路、串行A/D采样电路、4-20mA阀位上传电路、液晶显示电路、键盘电路等。所设计的4-20mA阀位上传电路，以单片机自带的PWM输出为信号源，省去了昂贵的D/A转换元件，大大降低了成本，减少了系统的故障率。
　　编制了控制器软件。该软件除了完成阀位的闭环控制外，还包括手动操作功能、参数设置功能、现场安装调校等功能。
　　针对传统的气动位置控制系统固有频率低、响应慢、精度差、阻尼低等缺点，本文应用二维模糊控制策略，实现了对气动位置系统的控制，满足了定位系统的要求。
　　搭建了智能气动阀门定位器的实物系统，并进行了实验研究。实验结果表明：精度达到满行程的1％，过渡时间不超过10s，且多接近5s，过渡过程超调小。
　　综上，本课题所研究的基于二维模糊控制策略的智能阀门定位器取得了良好的效果，在电厂等工业场合有着较好地应用前景。

目录

智能气动阀门定位器控制系统研究

RESEARCH ON CONTROL SYSTEM OF INTELLIGENT PNEUMATIC VALVE POSITIONING DEVICE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题的来源及研究的目的和意义

1.2 国内外气动阀门定位器研究现状及分析

1.3 国内外气压位置控制系统研究现状及分析

1.3.1 气压位置控制系统构成

1.3.2 控制策略

1.4本课题的主要研究内容

第2章 智能气动阀门定位器控制系统构成及设计

2.1系统构成

2.2 控制器硬件设计

2.2.1 单片机电路

2.2.2 A/D转换电路

2.2.3 输入信号调理电路

2.2.4 20mA阀门位置上传电路

2.2.5 RS232串口通讯电路

2.3 控制器软件设计

2.3.1 控制器程序菜单

2.3.2 控制函数流程图

第3章 智能气动阀门定位器控制系统策略研究

3.1 智能气动阀门定位器控制系统建模

3.1.1 开关阀阀口质量流量方程

3.1.2 气缸两腔的压力微分方程

3.1.3气缸动力学方程

3.2 基于PID的PWM控制策略研究

3.2.1 系统工作原理

3.2.2 控制算法分析

3.3 模糊控制策略研究

3.3.1 模糊控制系统的组成

3.4 智能气动阀门定位器控制系统的一维模糊控制

3.5 智能气动阀门定位器控制系统的二维模糊控制

3.6智能气动阀门定位器控制系统模糊控制策略仿真

第4章 智能气动阀门定位器控制系统模糊控制实验研究

4.1 智能气动阀门定位器控制系统模糊控制实验系统

4.2 智能气动阀门定位器控制系统模糊控制实验

4.2.1 智能气动阀门定位器控制系统定位实验

4.2.2智能气动阀门定位器控制系统对干扰的响应

4.2.3 智能控制阀门定位器控制系统长时稳定性

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢

个人简历