长配管电/气式定位器控制系统的研究

发布时间：2024-02-25 23:13

　　定位器系统是现代气动技术的重要组成部分。在工作现场,考虑到本质安全和防爆要求,一般不允许设置电控气动单元;此外,由于化工、冶金、电力等工作现场条件恶劣,操作人员一般不允许驻留;再加上安装尺寸的限制,定位器常常不能和气动执行元件安装在一起。所以,在工业现场中常常使用长配管,将定位器和气缸等执行机构实现空间分离,再进行远距离控制。然而,长配管的引入会降低系统的控制质量。针对此现象,本文以提高长配管定位器的控制效果为目标,经过理论推导、建模仿真和实验,设计了基于模糊PID自适应控制的长配管定位器系统的控制算法。本文主要研究长配管定位器对不同气动执行元件控制效果的改善方法。在不同执行器和不同负载的情况下,本文设计的模糊自适应PID控制器能使系统的调节时间缩短至定位器全开运行时调节时间的3倍以下,同时超调量小于5.5%,稳态误差小于1%。第一章主要介绍了长配管定位系统的研究背景及研究现状、本课题研究的意义和内容。第二章在流体力学基本原理的基础上,推导了配管瞬变流动的连续方程、动量方程,最终得到压力和流量的偏微分方程组,采取有限体积的方法对其求解。通过仿真和实验对配管的延迟特性、阻抗特性和容抗特性...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 电/气比例控制阀的研究现状
        1.2.2 长配管的研究现状
        1.2.3 控制策略的研究现状
    1.3 课题研究的意义和内容
        1.3.1 课题研究意义
        1.3.2 课题的主要内容
第二章 长配管特性研究
    2.1 长配管建模
        2.1.1 连续方程
        2.1.2 动量方程
        2.1.3 方程的简化
    2.2 方程的求解
    2.3 配管实验的仿真与验证
        2.3.1 仿真程序
        2.3.2 实验的设计
        2.3.3 配管的静态实验
        2.3.4 配管的动态实验
    2.4 本章小结
第三章 气动定位器电/气比例阀特性研究
    3.1 定位器电/气比例阀原理说明
    3.2 气动定位器的电/气比例阀建模
        3.2.1 力矩马达的数学模型
        3.2.2 喷嘴-挡板的数学模型
        3.2.3 主阀芯的数学模型
    3.3 定位器电/气比例阀仿真与验证
        3.3.1 仿真参数
        3.3.2 仿真程序
        3.3.3 喷嘴挡板仿真结果及验证
        3.3.4 定位器电/气比例阀仿真结果及验证
    3.4 本章小结
第四章 定位器系统的控制算法
    4.1 PID控制的不足
    4.2 自适应模糊PID控制器的设计
        4.2.1 模糊控制器的原理图
        4.2.2 模糊自适应 PID 控制器的输入和输出变量的选择
        4.2.3 模糊自适应 PID 控制器的结构
        4.2.4 变量的模糊化
        4.2.5 模糊规则表的建立
        4.2.6 模糊查询标的建立
        4.2.7 模糊自适应 PID 算法的实现过程
    4.4 本章小结
第五章 定位器系统的实际实验
    5.1 实验台的设计和搭建
        5.1.1 实验台的硬件部分设计
        5.1.2 系统位置信号的采集
        5.1.3 系统的采集卡
        5.1.4 系统软件
    5.2 PID初始参数的整定方法
    5.3 缸径为 63mm 气缸实验结果
    5.4 缸径为 100mm 气缸实验结果
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3910984