氣密檢測系統(tǒng)的自辨識與控制自整定方法研究
發(fā)布時(shí)間：2022-02-05 00:22
針對采用ARM控制器的測漏儀,設(shè)計(jì)了一套可針對不同被測對象在線辨識系統(tǒng)參數(shù),進(jìn)而基于PID算法控制儀器比例閥的快速充氣控制方法。通過充氣系統(tǒng)階躍響應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)辨識,獲得系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。采用基于算法自動控制的臨界比例度法進(jìn)行PID參數(shù)整定,并提出了充氣系統(tǒng)的PID參數(shù)優(yōu)化方法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)辨識和參數(shù)自整定方法對超調(diào)系統(tǒng)和非超調(diào)系統(tǒng)均適用,辨識精度較高,控制效果良好,該快速充氣方法可有效減少測漏儀的充氣時(shí)間,提高檢測效率。
【文章來源】：儀表技術(shù)與傳感器. 2020,(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
系統(tǒng)原理圖
本文所用的差壓法測漏系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖2所示,觸摸屏主控板作為上位機(jī),負(fù)責(zé)指令和參數(shù)下發(fā)、測試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)存儲功能;采集板作為下位機(jī),負(fù)責(zé)控制電磁閥、采集壓力和壓差信號并傳輸給上位機(jī);上位機(jī)與下位機(jī)通過CAN總線通訊,實(shí)現(xiàn)泄漏檢測系統(tǒng)的操作和控制。壓力傳感器用于檢測充氣過程和測試過程中器件容腔內(nèi)的氣壓大小,信號經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換后送到STM32F103微控制器,確保氣壓在設(shè)定范圍內(nèi)。泄漏測試過程中,PCAP02電容檢測模塊通過電容式差壓傳感器獲得當(dāng)前測量的差壓信號,存儲于PCAP02,微控制器通過SPI讀取存儲于PCAP02寄存器中的差壓信號值,經(jīng)過運(yùn)算后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示被測器件泄漏情況。2 快速充氣控制方法
上節(jié)闡述了系統(tǒng)參數(shù)辨識的三點(diǎn)法,實(shí)際工作系統(tǒng)中,系統(tǒng)還不可避免地受一定噪聲干擾影響。為了減小噪聲對取點(diǎn)辨識的影響,需要對帶噪聲的信號進(jìn)行擬合處理,從而獲得較平滑的信號曲線y(t),然后再進(jìn)行系統(tǒng)辨識。輸入階躍信號,信噪比為90 dB。針對模型為式(1)的超調(diào)系統(tǒng)和非超調(diào)系統(tǒng)的辨識仿真結(jié)果分別如圖3、表1和圖4、表2所示。表1 非超調(diào)系統(tǒng)參數(shù)辨識結(jié)果 特征參數(shù) K T1 T2 T 穩(wěn)態(tài)值y(∞) 理論值 6.000 0.300 0.800 0.030 6.000 辨識值 6.003 0.303 0.803 0.030 6.003 特征參數(shù) 上升時(shí)間(50%)/s 上升時(shí)間(70%)/s 上升時(shí)間(90%)/s 上升時(shí)間(99.9%)/s 上升時(shí)間(100%)/s 理論值 0.920 1.350 2.250 5.930 9.770 辨識值 0.920 1.360 2.260 5.960 9.810
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傳遞函數(shù)辨識（1）:階躍響應(yīng)兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法[J]. 丁鋒,徐玲,劉喜梅. 青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[2]差壓法檢測壓力氣體泄漏的研究[J]. 劉衛(wèi)平,王明泉. 機(jī)械工程與自動化. 2010(01)
[3]一種基于自適應(yīng)PID參數(shù)的無超調(diào)控制方法研究[J]. 陳湘萍,陳朝東,文方. 貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(01)
[4]高精度中壓型智能測漏儀的研制[J]. 李鋒,萬蒞新,邢武,龍飛. 儀表技術(shù)與傳感器. 2001(02)
[5]基于頻域辨識的自整定PID控制器[J]. 王亞剛,戴自祥,邵惠鶴. 自動化儀表. 2000(08)
碩士論文
[1]快速充氣控制系統(tǒng)研究[D]. 黃雪琴.中國計(jì)量大學(xué) 2016
[2]差壓氣密性檢測儀的研制及其優(yōu)化補(bǔ)償方法研究[D]. 易姣.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[3]基于外壓壓差法高壓氣密性檢測系統(tǒng)研究[D]. 劉浩.太原科技大學(xué) 2014
[4]較大容積容器的壓力控制研究[D]. 唐君君.南京航空航天大學(xué) 2009
[5]智能PID整定方法的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李瑞霞.太原理工大學(xué) 2007
本文編號：3614219
【文章來源】：儀表技術(shù)與傳感器. 2020,(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
系統(tǒng)原理圖
本文所用的差壓法測漏系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖2所示,觸摸屏主控板作為上位機(jī),負(fù)責(zé)指令和參數(shù)下發(fā)、測試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)存儲功能;采集板作為下位機(jī),負(fù)責(zé)控制電磁閥、采集壓力和壓差信號并傳輸給上位機(jī);上位機(jī)與下位機(jī)通過CAN總線通訊,實(shí)現(xiàn)泄漏檢測系統(tǒng)的操作和控制。壓力傳感器用于檢測充氣過程和測試過程中器件容腔內(nèi)的氣壓大小,信號經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換后送到STM32F103微控制器,確保氣壓在設(shè)定范圍內(nèi)。泄漏測試過程中,PCAP02電容檢測模塊通過電容式差壓傳感器獲得當(dāng)前測量的差壓信號,存儲于PCAP02,微控制器通過SPI讀取存儲于PCAP02寄存器中的差壓信號值,經(jīng)過運(yùn)算后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示被測器件泄漏情況。2 快速充氣控制方法
上節(jié)闡述了系統(tǒng)參數(shù)辨識的三點(diǎn)法,實(shí)際工作系統(tǒng)中,系統(tǒng)還不可避免地受一定噪聲干擾影響。為了減小噪聲對取點(diǎn)辨識的影響,需要對帶噪聲的信號進(jìn)行擬合處理,從而獲得較平滑的信號曲線y(t),然后再進(jìn)行系統(tǒng)辨識。輸入階躍信號,信噪比為90 dB。針對模型為式(1)的超調(diào)系統(tǒng)和非超調(diào)系統(tǒng)的辨識仿真結(jié)果分別如圖3、表1和圖4、表2所示。表1 非超調(diào)系統(tǒng)參數(shù)辨識結(jié)果 特征參數(shù) K T1 T2 T 穩(wěn)態(tài)值y(∞) 理論值 6.000 0.300 0.800 0.030 6.000 辨識值 6.003 0.303 0.803 0.030 6.003 特征參數(shù) 上升時(shí)間(50%)/s 上升時(shí)間(70%)/s 上升時(shí)間(90%)/s 上升時(shí)間(99.9%)/s 上升時(shí)間(100%)/s 理論值 0.920 1.350 2.250 5.930 9.770 辨識值 0.920 1.360 2.260 5.960 9.810
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傳遞函數(shù)辨識（1）:階躍響應(yīng)兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法[J]. 丁鋒,徐玲,劉喜梅. 青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[2]差壓法檢測壓力氣體泄漏的研究[J]. 劉衛(wèi)平,王明泉. 機(jī)械工程與自動化. 2010(01)
[3]一種基于自適應(yīng)PID參數(shù)的無超調(diào)控制方法研究[J]. 陳湘萍,陳朝東,文方. 貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(01)
[4]高精度中壓型智能測漏儀的研制[J]. 李鋒,萬蒞新,邢武,龍飛. 儀表技術(shù)與傳感器. 2001(02)
[5]基于頻域辨識的自整定PID控制器[J]. 王亞剛,戴自祥,邵惠鶴. 自動化儀表. 2000(08)
碩士論文
[1]快速充氣控制系統(tǒng)研究[D]. 黃雪琴.中國計(jì)量大學(xué) 2016
[2]差壓氣密性檢測儀的研制及其優(yōu)化補(bǔ)償方法研究[D]. 易姣.中國計(jì)量學(xué)院 2014
[3]基于外壓壓差法高壓氣密性檢測系統(tǒng)研究[D]. 劉浩.太原科技大學(xué) 2014
[4]較大容積容器的壓力控制研究[D]. 唐君君.南京航空航天大學(xué) 2009
[5]智能PID整定方法的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李瑞霞.太原理工大學(xué) 2007
本文編號：3614219
本文鏈接：http://sikaile.net/guanlilunwen/gongchengguanli/3614219.html
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