智能阀门定位器控制设计

发布时间：2023-06-03 12:56

　　阀门定位器由于气源存在压缩性及硬件微处理器等数据处理能力影响,易造成阀门定位精度不够甚至致使阀杆上下波动形成“喘振”现象,为解决该问题,本文通过对智能阀门定位器控制电路板深入研究,设计一款新型智能阀门定位器控制电路板,通过硬件及软件优化设计,全面提升阀门控制系统动态稳态性能。通过对定位器控制电路板硬件部分研究,其硬件设计以微处理STC12C5A60S2为核心并输出双极性PWM脉冲驱动压电阀,外围电路包括电源转换电路、I/V转换电路、A/D采样电路、按键和液晶显示电路等;软件设计由于阀门控制及执行过程是非线性时变的系统,很难建立精确数学模型,所以控制系统采用模糊PID控制算法替代常规PID控制。通过软件硬件两方面改进设计,可有效避免阀位波动不稳定现象;在Matlab中仿真阀门各机构建立数学模型传递函数在不同控制策略下阶跃响应曲线,分析仿真曲线结果:模糊PID控制算法响应速度更快,稳定过渡时间最短只需1.2s,无稳态误差且抗干扰能力较强,能极大改善控制系统性能,有效的消除阀位波动不稳定问题。实验测试所设计控制电路板控制性能,记录调试检测过程中阀位行程数据,在Matlab中仿真,分析对比实测...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景
    1.2 研究的目的及意义
        1.2.1 研究目的
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外发展现状
        1.3.2 国内发展现状
    1.4 研究内容及结构安排
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 结构安排
第二章 阀门定位器工作原理及控制系统数学模型
    2.1 阀门定位器工作原理
        2.1.1 I/P转换单
        2.1.2 阀门位置传感器
        2.1.3 阀门气动执行机构
    2.2 控制系统数学模型
        2.2.1 阀杆运动数学模型
        2.2.2 阀门气动执行器数学模型
        2.2.3 气动调节阀运动数学模型
        2.2.4 阀门反馈环节的数学模型
    2.3 本章小结
第三章 阀门定位器硬件系统的设计
    3.1 主控核心部分电路设计
    3.2 LCD显示和按键
    3.3 电源模块
    3.4 A/D转换器
    3.5 数据采集模块
    3.6 串口通讯电路设计
    3.7 控制驱动电路设计
    3.8 本章小结
第四章 系统的软件流程设计
    4.1 软件设计流程
        4.1.1 主程序设计
        4.1.2 采样滤波程序设计
        4.1.3 人机界面程序设计
        4.1.4 阀位调控程序设计
    4.2 本章总结
第五章 阀门定位器控制系统控制算法的研究
    5.1 常规PID控制算法
        5.1.1 常规PID控制
        5.1.2 常规PID控制算法仿真测试
    5.2 模糊PID控制算法
        5.2.1 模糊PID控制
        5.2.2 模糊PID控制算法仿真测试
        5.2.3 系统在干扰信号作用下仿真测试
        5.2.4阀门整体调校、实验
    5.3 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果



本文编号：3829378