气动调节阀粘滞特性的建模与参数辨识

发布时间：2017-06-05 14:22

  本文关键词：气动调节阀粘滞特性的建模与参数辨识，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气动调节阀安装在工业现场，由于常年和生产介质接触，且工作在高温高压、强腐蚀等恶劣环境下，经常会出现各种异常和故障，如随着工作时间的加长，气动调节阀容易出现死区、回滞、粘滞等非线性特征。这些非线性因素都将在不同程度上影响控制回路的性能，其中以粘滞特性最为常见。气动调节阀粘滞特性引起的持续振荡会导致能耗增加，产品质量下降，设备寿命降低等问题。本文将对气动调节阀粘滞特性的建模和参数辨识进行研究，主要贡献如下： 1、提出一种描述调节阀粘滞特性的改进模型，并仿真验证了改进的合理性。选择被广泛使用的信号跟随能力较强的He粘滞模型来研究，发现He粘滞模型在实际运行中存在缺陷，对He粘滞模型的描述算法进行改进。基于改进后的He粘滞模型，搭建仿真平台，将其仿真结果与对应的物理模型仿真结果进行对比，证明改进后He粘滞模型是合理、有效的。 2、提出了一种基于描述函数法（DF）的粘滞参数辨识算法，仿真验证了辨识算法的有效性。传统的粘滞参数辨识方案存在计算量较大，，精度较低等现象，针对这些问题，利用描述函数法对调节阀的粘滞特性进行分析，并建立对应的数学模型，缩小粘滞参数的寻优范围，通过构造目标函数，采用逐次逼近基准点的原则设计算法求得最优解，并计算得到对应的粘滞参数，通过对多组不同粘滞模型进行粘滞参数计算，证明DF参数辨识法是准确、有效的。 3、以双容水箱液位控制系统作为本文的实验平台，验证DF参数辨识能否有效应用于实际工业中。搭建实验系统平台，人为制造调节阀粘滞现象并通过智能阀门定位器准确获取粘滞参数，基于实际的系统运行实验数据，采用DF参数辨识法测得调节阀粘滞参数估计值。对比结果表明，DF参数辨识法比较准确。
【关键词】：气动调节阀 粘滞特性 参数辨识 描述函数法 PID
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH138.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 气动调节阀粘滞特性的建模12-13
• 1.3.2 气动调节阀粘滞特性的参数辨识13-15
• 1.4 研究内容15-16
• 1.4.1 粘滞特性的建模15
• 1.4.2 粘滞特性的量化15-16
• 1.5 论文结构16-17
• 第二章 气动调节阀及其粘滞特性研究17-26
• 2.1 气动调节阀17-20
• 2.1.1 调节阀的结构17-18
• 2.1.2 调节阀的工作原理18-20
• 2.2 调节阀常见非线性特性20-23
• 2.3 调节阀粘滞模型23-25
• 2.3.1 物理模型23-24
• 2.3.2 数据驱动模型24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 调节阀粘滞特性的建模与仿真26-48
• 3.1 引言26
• 3.2 He 粘滞模型的工作原理26-28
• 3.3 He 粘滞模型的缺陷28
• 3.4 He 粘滞模型的改进28-33
• 3.5 He 粘滞模型的验证33-40
• 3.5.1 开环响应验证法33-37
• 3.5.2 闭环响应验证法37-40
• 3.6 仿真分析40-46
• 3.6.1 粘滞参数(S，J)的分析40-43
• 3.6.2 椭圆拟合分析43-46
• 3.7 本章小结46-48
• 第四章 粘滞特性的参数辨识48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 基于描述函数法（DF）的参数辨识48-51
• 4.2.1 描述函数法（DF）简介48-49
• 4.2.2 基于粘滞模型的描述函数分析49-51
• 4.3 基于 DF 的参数辨识算法设计51-54
• 4.3.1 问题描述51-52
• 4.3.2 算法设计52-54
• 4.4 仿真验证54-57
• 4.4.1 仿真平台的搭建54
• 4.4.2 仿真思路及方案54-55
• 4.4.3 仿真结果及误差分析55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 实验研究和分析58-69
• 5.1 实验简介58-60
• 5.1.1 实验平台的设计58-59
• 5.1.2 实验内容和目的59-60
• 5.2 双容水箱对象特性及 PID 参数测定60-64
• 5.2.1 设计方案60
• 5.2.2 参数实验测定60-64
• 5.3 DF 参数辨识的实验验证64-68
• 5.3.1 设计方案64
• 5.3.2 粘滞参数测定64-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴海燕;尚群立;;气动位置伺服系统建模发展综述[J];液压气动与密封;2007年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何义方;基于MATLAB/SIMULINK的气动定位系统仿真平台研究[D];杭州电子科技大学;2012年

  本文关键词：气动调节阀粘滞特性的建模与参数辨识，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：423950