本文關(guān)鍵詞：基于全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器研究

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【摘要】：電動(dòng)執(zhí)行器是工業(yè)自動(dòng)化過程控制中重要的組成部分,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越高,市場(chǎng)需求量也越來越大,其中所需的高性能調(diào)節(jié)閥所占的比例越來越高,為了滿足國(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、增強(qiáng)系統(tǒng)安全性為目標(biāo),開展了新型智能化電動(dòng)執(zhí)行器的控制系統(tǒng)及其全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)方面的研究。首先,根據(jù)執(zhí)行器生產(chǎn)過程中的功能要求和生產(chǎn)特點(diǎn),開發(fā)了一套以ATmega128單片機(jī)為核心的控制器,該控制器實(shí)現(xiàn)了鍵盤輸入、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AVR Studio中實(shí)現(xiàn)了主程序及各子程序的編程。再次,在對(duì)三相交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型以及電機(jī)矢量控制原理進(jìn)行詳細(xì)的研究基礎(chǔ)上,通過坐標(biāo)變化、磁鏈觀測(cè)等數(shù)學(xué)方法,把三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī),進(jìn)而推導(dǎo)出其電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)算法,該算法只需要通過測(cè)量電機(jī)的三相電壓和三相電流即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)計(jì)算功能,從而為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器的全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)提供了可行的理論基礎(chǔ)。最后,根據(jù)推導(dǎo)出的電磁轉(zhuǎn)矩辨識(shí)算法,首先在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并且模擬階躍負(fù)載、斜坡負(fù)載等不同的負(fù)載形式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加載,從而在仿真環(huán)境下獲得辨識(shí)算法的測(cè)量精度,為下一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證辨識(shí)算法的精度提供初步數(shù)據(jù)參考。隨后以STM32F103為控制芯片對(duì)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了三相電流和三相電壓檢測(cè)、轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)計(jì)算及顯示、轉(zhuǎn)矩過載保護(hù)等功能,同時(shí)搭建轉(zhuǎn)矩測(cè)量計(jì)測(cè)量精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過MDU-Ⅲ型號(hào)的電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)電機(jī)進(jìn)行加載,對(duì)比負(fù)載轉(zhuǎn)矩和辨識(shí)轉(zhuǎn)矩,最終得到轉(zhuǎn)矩辨識(shí)算法的辨識(shí)精度以及轉(zhuǎn)矩測(cè)量計(jì)的測(cè)量精度。
【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ATmega128 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)
【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】：2015
【分類號(hào)】：TP215
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第1章 緒論15-21
• 1.1 課題研究的背景及意義15-16
• 1.2 電動(dòng)執(zhí)行器國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況16-17
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究概況16
• 1.2.2 國(guó)外研究概況16-17
• 1.3 電動(dòng)執(zhí)行器全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)概論17-19
• 1.3.1 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩保護(hù)方法概述18
• 1.3.2 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)方法概述18-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 電動(dòng)執(zhí)行器控制系統(tǒng)研究21-41
• 2.1 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理概述21-22
• 2.2 控制器設(shè)計(jì)要求22-23
• 2.3 控制器硬件設(shè)計(jì)23-33
• 2.3.1 主控制器的選擇23-24
• 2.3.2 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)24-29
• 2.3.3 液晶顯示模塊29-31
• 2.3.4 信號(hào)調(diào)理電路31-32
• 2.3.5 按鍵模塊32-33
• 2.4 軟件設(shè)計(jì)33-39
• 2.4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介33-34
• 2.4.2 主程序34-35
• 2.4.3 初始化35
• 2.4.4 ADC程序設(shè)計(jì)35-37
• 2.4.5 按鍵程序設(shè)計(jì)37-38
• 2.4.6 12864液晶顯示程序設(shè)計(jì)38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第3章 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)數(shù)學(xué)模型分析41-59
• 3.1 電磁轉(zhuǎn)矩辨識(shí)算法基本原理簡(jiǎn)介41-43
• 3.1.1 直流電機(jī)和交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式41-42
• 3.1.2 矢量控制理論原理42-43
• 3.2 異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與坐標(biāo)變換43-52
• 3.2.1 ABC軸系數(shù)學(xué)模型43-48
• 3.2.2 異步電機(jī)坐標(biāo)變換48-52
• 3.3 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向MT軸系矢量方程52-54
• 3.4 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器54-56
• 3.4.1 電流模型法54-56
• 3.4.2 電壓模型法56
• 3.5 本章小結(jié)56-59
• 第4章 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)理論仿真研究59-67
• 4.1 SIMULINK仿真環(huán)境簡(jiǎn)介59
• 4.2 三相電機(jī)轉(zhuǎn)矩辨識(shí)算法的建立過程59-64
• 4.3 仿真結(jié)果及分析64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第5章 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)實(shí)驗(yàn)研究67-85
• 5.1 電磁轉(zhuǎn)矩測(cè)量平臺(tái)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)67-72
• 5.1.1 STM32F103控制芯片簡(jiǎn)介67-68
• 5.1.2 三相電壓檢測(cè)電路68-69
• 5.1.3 三相電流檢測(cè)電路69-71
• 5.1.4 過載斷電電路71
• 5.1.5 三相電機(jī)更換量程硬件原理71-72
• 5.2 電磁轉(zhuǎn)矩測(cè)量平臺(tái)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)72-78
• 5.2.1 主程序介紹73-74
• 5.2.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算程序設(shè)計(jì)74-78
• 5.3 全電子式轉(zhuǎn)矩保護(hù)實(shí)驗(yàn)78-83
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介79-80
• 5.3.2 電機(jī)加載系統(tǒng)簡(jiǎn)介80-82
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析82-83
• 5.4 本章小結(jié)83-85
• 結(jié)論與展望85-86
• 創(chuàng)新點(diǎn)86-87
• 參考文獻(xiàn)87-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-97
• 致謝97-98
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：808637