直行程电动执行机构的控制研究

发布时间：2017-11-19 13:06

  本文关键词：直行程电动执行机构的控制研究

  更多相关文章： 电动执行机构 LPC1768 上位机 转矩辨识 TLBO

【摘要】：阀门广泛应用在石油化工、电力、冶金、城市供热、轻纺、建筑等行业的管网系统控制中。随着我国现代化建设和工业自动化进程的加快,阀门产业在装备制造业中的地位日益凸显,这同时也给阀门产业带来了挑战。阀门执行机构作为驱动阀门的重要组件,这对其响应速度、控制精度、安全性等也提出了更高的要求。其中电动执行机构不断应用科技发展的成果,其出色的性能能够满足阀门控制的需求。然而高端市场的电动执行机构大多被国外巨头垄断,所以研发拥有自主知识产权的高水平电动执行机构势在必行。基于以上思考,本课题开展了直行程电动执行机构的控制研究。首先,根据电动执行机构具体的工况要求,完成了其控制系统的总体方案设计,开发出一套以LPC1768芯片为控制核心的控制器。在硬件上完成了键盘输入、液晶显示、串行通讯、数据存储、信号采集、报警、伺服电机驱动等模块电路的设计；在软件中实现了电动执行机构的参数设定、伺服控制、串口通讯等功能,其算法简单易行,程序执行速度快。其次,根据电动执行机构控制系统远程操控的需求,基于RS-232串口通讯协议,应用VB语言设计了上位机监控系统。上位机监控系统能够与下位机控制器进行数据通讯,能够完成对控制系统的操控,建立数据库并能够对数据库进行更高级操作。再次,提出了一种能够快速准确辨识交流异步电机电磁转矩的方法,旨在应用于电动执行机构电子转矩保护系统。对所提出的转矩辨识算法进行了详细的推导,从交流异步电机数学模型出发,经由坐标变换、转子磁场定向、转子磁链观测,最后得出转矩辨识算法。通过在Matlab/Simulink中建立模型进行了精确仿真,研究了系统在阶跃负载下的转矩的辨识结果,验证了所提出的转矩辨识算法优越性。最后,对电动执行机构系统进行了分析,以系统各个部分的数学模型为基础,推导出了电动执行机构的传递函数,并验证了系统具有较好的稳定性。然后对电动执行机构控制系统的控制策略进行了研究,在常规PID的基础上,提出了基于“教与学”(TLBO)算法优化的PID控制策略。通过MATLAB编程仿真,得出了执行机构控制系统在应用新的控制策略后的阶跃响应,正弦跟踪性能、方波跟踪性能、随机信号跟踪性能,并与常规的PID控制策略进行了对比,阐述了其优越性,验证了应用新的控制策略的电动执行机构系统能够达到设计要求。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP215

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1 晓温;电动执行机构达国际水平[N];中国电力报;2000年

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3 董明;一步跨越三十年[N];中华建筑报;2000年

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7 易协惠;仪器仪表行业确立“十五”高技术产业化项目[N];中国机电日报;2001年

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3 吕亚磊;多回转阀门智能电动执行机构的开发及多刚体动力学研究[D];中原工学院;2016年

4 王晓明;智能电动执行机构系统应用技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

5 梁铨;智能电动执行机构的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年

6 张建渊;智能电动执行机构研究与实现[D];重庆大学;2006年

7 张庆思;智能型电动执行机构的设计[D];辽宁科技大学;2006年

8 黄春英;新型阀门电动执行机构的研究与开发[D];大连理工大学;2003年

9 段振伟;智能变频电动执行机构的研制[D];南京理工大学;2007年

10 闫瑞萍;新型电动执行机构系统设计及软件开发[D];西安理工大学;2007年

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本文编号：1203630