缝隙节流式电动阀门的设计与控制研究

发布时间：2017-06-08 00:16

  本文关键词：缝隙节流式电动阀门的设计与控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着微机及传感检测技术在液压领域中的大量应用,流体控制元件的数字化已成为一种必然趋势。相对于传统液压控制,数字液压控制具有成本低、可靠性高、性能优越、易于程序化等优点。 以直接式数字液压控制理论为依据,设计了一种适用于流量控制场合的新型电动阀门。该阀门能根据人工设定的流量来自动调节阀门的出口流量使其与设定值相等。阀门结构根据机电一体化的设计思想,由调节流量的机械结构结合电动执行装置构成。调节流量的机械结构为阀芯与阀体构成的缝隙式节流口,电动执行装置为直流电机,直流电机与节流口的阀芯连接。电动阀门采用数字控制系统,以C8051F000单片机为控制核心,单片机发出控制信号控制直流电机驱动阀芯做轴向直线运动,从而改变节流口的开口大小以达到调节流量的目的。阀体内部嵌入叶轮式流量检测机构,检测机构测得阀门出口的实际流量信号再将其反馈给单片机构成闭环控制系统,从而提高控制精度。 对控制系统软件实现进行了研究。分析了直流电机的控制方法,得到了其PWM控制软件的实现过程。根据流量调节与控制直流电机之间的关系,提出了流量控制比例调节算法。该算法是以设定流量与阀门出口流量之间的差值为基础,以PWM的占空比为作用对象,通过不同的流量差值控制直流电机的转向和转速来调节流量,以实现智能流量控制。 对叶轮式流量检测机构的参数进行测定,通过搭建液压实验台并进行实验,得到叶轮式流量检测机构的流量和频率之间的关系,根据此关系可获得不同频率下阀门的出口流量,实现对阀门出口流量的精确测定和阀门流量的精确控制。
【关键词】：阀门 直流电机 流量控制 数字液压控制
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 电动阀门的分类8-10
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势10-13
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.3.3 发展趋势12-13
• 1.4 研究主要内容13-14
• 2 电动阀门总体设计14-25
• 2.1 电动阀门总体设计思路14
• 2.2 直接式数字液压控制系统14-15
• 2.3 阀门节流口流量特性分析15-17
• 2.4 电动阀门结构设计17-20
• 2.4.1 工作原理17-19
• 2.4.2 阀体机械结构设计19-20
• 2.5 流量检测机构20-24
• 2.5.1 霍尔传感器测量原理20-21
• 2.5.2 流量检测原理21-22
• 2.5.3 流量检测结构22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 电动阀门硬件系统设计25-40
• 3.1 硬件系统总体方案25-26
• 3.2 单片机基本系统26-29
• 3.2.1 主控单元核心单片机26-28
• 3.2.2 系统时钟电路28-29
• 3.2.3 复位电路29
• 3.3 直流电机及其驱动电路29-33
• 3.3.1 直流电机29-30
• 3.3.2 直流电机驱动电路30-33
• 3.4 电源电路33-34
• 3.5 流量检测机构测量电路34-35
• 3.6 人机接口35-39
• 3.6.1 按键输入电路35-36
• 3.6.2 液晶显示电路36-37
• 3.6.3 远程通信电路37-39
• 3.7 硬件抗干扰措施39
• 3.8 本章小结39-40
• 4 电动阀门软件系统设计40-52
• 4.1 软件系统开发环境40
• 4.2 控制系统软件实现总体流程40-41
• 4.3 直流电机控制软件流程41-44
• 4.3.1 直流电机控制原理42
• 4.3.2 PWM控制42-43
• 4.3.3 PWM软件实现流程43-44
• 4.4 流量采样软件流程44-46
• 4.5 键盘输入软件流程46-47
• 4.6 数据通信软件流程47-48
• 4.6.1 通信配置47
• 4.6.2 通信协议47-48
• 4.6.3 软件流程48
• 4.7 流量控制算法48-51
• 4.8 本章小结51-52
• 5 流量参数标定实验52-58
• 5.1 流量与频率之间的关系52
• 5.2 实验方法52-53
• 5.3 实验步骤53-54
• 5.4 实验结果54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

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本文编号：430787