【摘要】：調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中重要的執(zhí)行單元儀表,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,調(diào)節(jié)閥的控制精度要求越來(lái)越高,市場(chǎng)需求量也越來(lái)越大,其中所需的高性能調(diào)節(jié)閥所占的比例越來(lái)越高,為了滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需要,同時(shí)也為了打破國(guó)外在這方面對(duì)我國(guó)的壟斷,我們需要開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能調(diào)節(jié)閥。而調(diào)節(jié)閥的性能主要取決于配套的執(zhí)行機(jī)構(gòu),電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為其中的一種,由于驅(qū)動(dòng)能源方便獲得、體積小等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,本文結(jié)合電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì),以提高響應(yīng)速度、保證控制精度為目標(biāo),開(kāi)展了新型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性和控制系統(tǒng)的研究。 首先闡述了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理,在現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,自主設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),根據(jù)具體工況要求完成了執(zhí)行電機(jī)等主要零部件的選型及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),該系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)機(jī)構(gòu),能夠在電源故障時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén),此外該執(zhí)行機(jī)構(gòu)還設(shè)計(jì)有行程限位以及力矩保護(hù)等安全保護(hù)機(jī)構(gòu),以確保生產(chǎn)安全進(jìn)行。 其次,根據(jù)執(zhí)行器生產(chǎn)過(guò)程中的功能要求和生產(chǎn)特點(diǎn),開(kāi)發(fā)了一套以51單片機(jī)為核心的調(diào)節(jié)閥控制器,該控制器實(shí)現(xiàn)了鍵盤(pán)輸入、數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、紅外控制、溫度檢測(cè)、危險(xiǎn)報(bào)警等功能�？刂破鞲鱾�(gè)部分的硬件電路圖均在Protel軟件中繪制完成,軟件部分在Keil uVision4中實(shí)現(xiàn)了主程序及各子程序的編程。 再次,根據(jù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理,建立了所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,并研究了調(diào)節(jié)閥門(mén)負(fù)載與壓力之間的關(guān)系,推導(dǎo)出了系統(tǒng)的傳遞函數(shù),最后在MATLAB中通過(guò)繪制系統(tǒng)Bode圖對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明,系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕度。 最后,將模糊控制與PID控制相結(jié)合設(shè)計(jì)了一種增量式模糊PID控制器,提出了一種基于改進(jìn)遺傳算法的智能優(yōu)化控制策略,基于以往人們從經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)中歸納獲得的模糊規(guī)則表,通過(guò)在MATLAB中編程來(lái)模擬仿真模型運(yùn)行的方法,利用遺傳算法和已建立的數(shù)學(xué)模型在模糊規(guī)則表中各個(gè)點(diǎn)的附近空間進(jìn)行搜索,最終得到一組優(yōu)化了的模糊控制規(guī)則；隨后在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能如階躍響應(yīng)、跟蹤性能、抗干擾性能等進(jìn)行了仿真,并將仿真結(jié)果與常規(guī)PID控制結(jié)果進(jìn)行了比較,仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)經(jīng)由優(yōu)化后的模糊PID控制,響應(yīng)速度得到了提升,調(diào)整時(shí)間減小,并達(dá)到高的穩(wěn)態(tài)精度。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP214

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2542377