基于PWM高速开关阀的气缸位置控制的研究

发布时间：2019-11-04 14:43

【摘要】：本论文所研究的开关阀控制气缸定位系统是石油、化工、电力、冶金等行业实现自动化控制，提高生产效率和降低生产成本的关键环节之一。本定位系统采用开关阀驱动双作用气缸，相对于比例阀驱动，具有成本低、抗污染力强等优点。但是，其获得满意的定位精度和稳定的过渡过程则较为困难。本论文针对该种定位器的控制进行研究，，以获得满足性能指标要求的定位精度和过渡时间。具体包括以下几个方面的内容： 首先，气动伺服技术的应用和发展进行了分析和评述，对阀控缸定位系统的相关理论，如PWM脉宽调制技术、高速开关阀的工作原理及特性等进行了研究。然后依据电磁电路及流体力学方面的理论，推导和建立了阀控缸系统的数学模型。最后分析和设计了两种控制算法：常规PID算法以及模糊自适应PID算法，并且结合已建立的阀控缸数学模型在MATLAB/SIMULINK上分别对其仿真。 其次，设计并搭建了高速开关阀PWM控制系统硬件平台。其硬件控制器是以内含高分辨率PWM模块的单片机R8C2L作为核心。电子尺的电压信号，反馈到单片机，并与输入参考信号比较，其占空比经过模糊自适应PID控制算法调节，最后通过驱动电路对高速开关阀进行PWM高速开关控制。 最后，在实验平台上对模糊自适应PID控制策略进行了验证。试验结果表明，本文设计的控制系统有很好的稳定性和动态性能，使本系统达到了定位精度为1mm，过渡时间不超过5s的性能指标要求。证明系统设计的正确性。 综上，本课题所研究的基于PWM高速开关阀气缸位置控制的研究达到了预期的控制目的，今后将在工业应用场合的使用中进一步完善。
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH137.52

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本文编号：2555690