基于DAMADICS平台的阀门故障分类及典型粘滞故障的建模与补偿

发布时间：2017-09-20 19:01

  本文关键词：基于DAMADICS平台的阀门故障分类及典型粘滞故障的建模与补偿

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【摘要】：过程工业是指石油、化工、造纸等一些生产过程持续较长时间的工业,这些工业过程在生产规模以及能源消耗方面比较巨大,对国民经济的发展起着至关重要的作用。然而,由于过程工业生产规模日渐庞大,复杂的生产过程使得它对自动控制越来越依赖。这样,控制回路的性能好坏将对过程工业的生产过程产生很大的影响。气动控制阀门是过程工业的控制回路中使用最频繁的一类执行器件,它的完好运行是保证回路良好控制性能的前提条件。 本文以控制回路中阀门执行器的故障这一问题作为研究对象,分析研究阀门故障的分类、阀门粘滞的建模以及粘滞的自动化补偿,具体内容如下： 以一个气动阀门仿真基准平台DAMADICS作为依据,通过仿真数据建立在线模型,利用残差法实现阀门故障的检测。当检测到阀门发生故障后,从阀门的数据信号中提取特征,经过特征降维等数据处理方法进行处理,再利用已训练好的支持向量机分类器实现对阀门故障类型进行分类。针对阀门的粘滞故障,对其开环、闭环特性以及粘滞产生振荡的条件进行了详细的分析,并且讨论了阀门粘滞的建模并对已有的数据驱动粘滞模型进行了改进。将阀门的数据粘滞模型应用到反馈控制回路中,以回路中已有的过程变量值、回路设定值、控制器输出值等基本信息作为依据,设计补偿算法对带有粘滞的阀门进行在线补偿,以达到消除回路振荡的目的。针对上述阀门故障诊断、粘滞建模以及粘滞补偿,在MATLAB/SIMULINK环境中都通过仿真的手段得到了实现,得到了很好的仿真结果。并且,为了进一步验证粘滞补偿算法的有效性与实用性,在实际的实验装置上进行了实验,实验结果显示该补偿方法具有较好的实用性。
【关键词】：过程工业 控制回路 阀门故障 粘滞建模 粘滞补偿
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 过程工业及其控制回路性能9-10
• 1.2 影响过程工业底层控制回路性能的因素10-12
• 1.3 阀门故障的研究现状12-15
• 1.3.1 阀门故障诊断的研究现状13-14
• 1.3.2 阀门粘滞非线性建模的研究现状14
• 1.3.3 阀门粘滞非线性补偿的研究现状14-15
• 1.4 本课题的研究意义15-16
• 1.5 本课题研究内容16-17
• 第二章 DAMADICS平台中阀门故障检测及分类研究17-34
• 2.1 过程工业中的气动阀门17-18
• 2.2 DAMADICS阀门故障诊断平台18-21
• 2.2.1 DAMADICS平台的开发过程简介19-20
• 2.2.2 DAMADICS的功能及其在本文研究中的应用20-21
• 2.3 阀门故障的检测21-26
• 2.3.1 残差法阀门故障检测22-24
• 2.3.2 故障检测结果24-26
• 2.4 阀门故障的分类26-32
• 2.4.1 故障数据的特征提取和降维处理26-29
• 2.4.2 支持向量机分类器29-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 控制回路中的粘滞现象及其建模34-56
• 3.1 阀门粘滞故障介绍34-36
• 3.1.1 阀门粘滞故障产生的原理34-35
• 3.1.2 阀门粘滞故障的定义35-36
• 3.2 粘滞阀门在开环、闭环中的现象36-41
• 3.2.1 阀门在开环状态下的粘滞现象36-37
• 3.2.2 粘滞阀门在闭环状态下的现象37-41
• 3.3 阀门粘滞的建模41-55
• 3.3.1 阀门粘滞的物理模型41-43
• 3.3.2 阀门粘滞的数据模型43-47
• 3.3.3 阀门粘滞数据模型的改进47-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 阀门粘滞故障的补偿研究56-78
• 4.1 阀门粘滞故障补偿的重要性及其难点分析56-57
• 4.2 回路中阀门粘滞补偿器的设计57-68
• 4.2.1 抖动信号作为补偿输入58-62
• 4.2.2 一种改进的阀门补偿算法62-68
• 4.3 补偿算法的实验验证68-77
• 4.3.1 实验平台介绍68-69
• 4.3.2 实验装置的模型分析69-74
• 4.3.3 回路粘滞的产生方法及其强度确定74
• 4.3.4 实验装置上的粘滞补偿效果74-77
• 4.4 本章小节77-78
• 第五章 结论与展望78-80
• 5.1 论文总结78-79
• 5.2 研究展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间的学术成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 靳其兵;吴登峰;王再富;权玲;;一种基于PSO算法的闭环辨识方法[J];化工自动化及仪表;2010年02期

2 杨海荣;薄翠梅;龚伟俊;张广明;;基于PCA-SVM集成阀门故障诊断方法研究[J];流体机械;2009年07期

3 付川;丁维明;;控制回路中的阀门迟滞补偿方法[J];自动化仪表;2010年10期

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本文编号：889813