基于高压驱动+双脉宽调制的电—气比例调压阀的电路设计

发布时间：2021-07-23 12:40

　　气动比例调压阀是气动比例控制系统的核心元件，它在工业控制领域应用最多，同时在军工方面也具有广阔的发展空间。近年来，日本的SMC公司和德国的FESTO公司相继研制出电-气比例调压阀，它是一种将微电子技术应用于气动系统压力控制的新型机电一体化元件，是实现电信号向气动控制信号转换的接口。目前，国内对此种精密阀的需求主要依赖进口，由于价格昂贵，因此积极研制具有我国自主知识产权的电-气比例调压阀具有很强的经济和战略意义。鉴于此，本课题对电-气比例调压阀进行了研究开发。 本文首先介绍了电-气比例调压阀的机械、电气结构及工作原理。比例调压阀由高速开关阀、微型压力传感器和单片机构成先导调压装置。以单片机为核心的控制电路，根据输入信号与传感器反馈信号的偏差来驱动进、排气高速开关阀，实现对先导腔压力的调节，直到偏差为零，进气阀和排气阀均关闭，主阀阀芯在新的位置上达到平衡，从而得到一个与输入信号成比例的输出压力。 其次，在控制策略方面，本课题采用二位PID脉宽调制方式，即将PID的运算结果送入周期固定（30ms）、占空比可调的PWM驱动输出，用于控制开关阀的开启时间，从而达到连续调压的目的；在高... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
目录
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 气动技术概述
    1.2 电-气伺服控制的发展概况
    1.3 电-气比例调压阀简介
    1.4 本课题的主要工作
    1.5 本章小结
第二章 电-气比例调压阀的气路结构及工作原理
    2.1 电-气比例调压阀的气路结构
        2.1.1 高速开关阀
        2.1.2 压力传感器
        2.1.3 膜片组件
    2.2 电-气比例调压阀的工作原理
    2.3 本章小结
第三章 电-气比例调压阀控制策略的可行性分析
    3.1 脉宽调制(PWM)控制工作原理
    3.2 高速开关阀的动态特性
    3.3 高速开关阀的静态特性
    3.4 控制策略的可行性分析
        3.4.1 理论可行性分析
        3.4.2 硬件实现可行性分析
    3.5 PID调节
        3.5.1 PID控制规律
        3.5.2 PID归一参数整定法
    3.6 本章小结
第四章 电-气比例调压阀的主要性能
    4.1 电气性能
    4.2 机械性能
    4.3 本章小结
第五章 电-气控制硬件设计
    5.1 硬件设计流程图
    5.2 硬件电路器件选择
    5.3 硬件电路图
    5.4 本章小结
第六章 电-气控制软件设计
    6.1 主程序
    6.2 A／D采样
    6.3 数据处理
    6.4 PWM控制
    6.5 PWM二次调制
    6.6 本章小结
第七章 样阀实验结果分析
    7.1 样阀
    7.2 测试条件及测试工具
    7.3 测试情况介绍
    7.4 测试数据
        7.4.1 MPPE-3-1／4-420B电流型电-气比例调压阀
        7.4.2 ITV2031-012S电流型电-气比例调压阀
        7.4.3 BP08A-06电流型电-气比例调压阀
    7.5 性能测试结果分析
    7.6 本章小结
第八章 全文总结及后续工作展望
    8.1 全文总结
    8.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
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[2]时间控制在脉宽调制气动调压阀中的应用[J]. 张河新,李建朝,韩建海,周海强.  液压与气动. 2004(09)
[3]高速开关电磁阀在位置伺服控制系统中的应用[J]. 郭秀芳.  液压气动与密封. 2004(03)
[4]PID控制技术与应用[J]. 杨巨庆,黄健,段丽华.  哈尔滨师范大学自然科学学报. 2004(02)
[5]高准确度温度变送器的补偿与校正方法[J]. 唐正茂,王永骥,汪国祥,李长宝.  传感器技术. 2004(04)
[6]PID控制[J]. 王蕾,宋文忠.  自动化仪表. 2004(04)
[7]基于PWM方式的气动调压阀的设计[J]. 周海强,张河新,韩建海,李建朝.  机床与液压. 2004(03)
[8]高速开关阀PWM控制电路的开发[J]. 田静.  中国民航学院学报. 2003(06)
[9]利用单片机改进电磁阀驱动[J]. 李广荣,郑萍.  电子产品世界. 2003(22)
[10]单片机AT89C52在不完全PID调节器中的应用[J]. 姜毅龙,刘西玲,任文斌.  甘肃科学学报. 2002(S1)



本文编号：3299309