本文關(guān)鍵詞：基于DSP的電液調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性研究

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【摘要】：調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要控制元件,主要應(yīng)用于石油化工、電站、冶金、造船、核工業(yè)、航空航天等行業(yè)的管網(wǎng)系統(tǒng)控制中�？茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得高性能的調(diào)節(jié)閥的工業(yè)需求越來(lái)越大。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)高性能調(diào)節(jié)閥市場(chǎng)被國(guó)外占據(jù)大部分份額,為了打破壟斷,滿足工業(yè)發(fā)展需求,開(kāi)發(fā)出擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能調(diào)節(jié)閥迫在眉睫。在國(guó)家“863計(jì)劃”、高校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金“大流量高頻響核電控制閥的多場(chǎng)耦合振動(dòng)與泄漏自感知機(jī)理研究”的支持等的資助下,針對(duì)上述問(wèn)題,本文進(jìn)行了如下的研究工作：首先,以DSP為核心控制技術(shù),基于智能控制系統(tǒng)的功能要求,開(kāi)發(fā)了調(diào)節(jié)閥智能控制器。功能上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互液晶顯示、數(shù)據(jù)采集處理、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、溫濕度檢測(cè)等。硬件方面在Altium Designer軟件中完成硬件電路設(shè)計(jì),軟件方面在CCS軟件中完成主程序以及部分子程序編譯、運(yùn)行。并且針對(duì)于電磁干擾問(wèn)題,在硬件軟件設(shè)計(jì)時(shí),分別提出了一些具體改進(jìn)措施。其次,結(jié)合電子控制與液壓傳動(dòng)技術(shù),設(shè)計(jì)了一款直驅(qū)式容積控制電液執(zhí)行機(jī)構(gòu),對(duì)該機(jī)構(gòu)機(jī)械部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)以及相關(guān)元器件的匹配計(jì)算和選用,然后對(duì)整體的執(zhí)行結(jié)構(gòu)的減振減噪提出優(yōu)化改進(jìn)措施。最后結(jié)合控制器部分,搭建了簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)平臺(tái),運(yùn)用該套執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),效果良好。再次,基于所設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分,對(duì)系統(tǒng)伺服電機(jī)、泵控缸以及閥門(mén)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立,并推導(dǎo)出系統(tǒng)傳遞函數(shù),建立系統(tǒng)閥門(mén)開(kāi)度、負(fù)載、流量間的關(guān)系。通過(guò)Matlab中系統(tǒng)穩(wěn)定性的Bode圖判據(jù),得出系統(tǒng)穩(wěn)定性良好,穩(wěn)定裕度較大。最后,結(jié)合模糊控制與PID控制的控制策略,提出了一種優(yōu)化后的模糊PID控制策略,該策略運(yùn)用PSO算法改進(jìn)了基于專家經(jīng)驗(yàn)的模糊控制規(guī)則表的部分點(diǎn)來(lái)更加適應(yīng)于該控制系統(tǒng)；在Matlab的Simulink模塊中,在PID控制策略和改進(jìn)模糊PID控制策略下進(jìn)行仿真來(lái)研究系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性,仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)PID控制,改進(jìn)后的控制策略下,系統(tǒng)的階躍響應(yīng)能力更強(qiáng)、超調(diào)量控制更好、波形追蹤性能更優(yōu)、抗干擾性能更好,良好的穩(wěn)態(tài)精度使得其更加適用于高性能調(diào)節(jié)閥的控制上,滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：電液執(zhí)行機(jī)構(gòu) DSP PSO算法 模糊PID
【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)】：TH137.52
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 課題研究背景與意義15-16
• 1.2 調(diào)節(jié)閥的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)16-19
• 1.2.1 調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)介16-17
• 1.2.2 調(diào)節(jié)閥發(fā)展過(guò)程和趨勢(shì)17-19
• 1.3 電液伺服系統(tǒng)19-22
• 1.3.1 電液伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介19
• 1.3.2 DDVC電液伺服系統(tǒng)與傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)的區(qū)別19-21
• 1.3.3 DDVC電液伺服系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.4 本文主要內(nèi)容22-25
• 第二章 DSP技術(shù)在電液調(diào)節(jié)閥控制器的應(yīng)用研究25-49
• 2.1 DSP的應(yīng)用研究25-27
• 2.1.1 DSP特點(diǎn)25-26
• 2.1.2 DSP在調(diào)節(jié)閥控制器的應(yīng)用26-27
• 2.2 基于DSP的調(diào)節(jié)閥控制器的的功能設(shè)計(jì)27-28
• 2.3 控制器的硬件設(shè)計(jì)28-39
• 2.3.1 控制器核心模塊28-29
• 2.3.2 基本系統(tǒng)及擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)29-32
• 2.3.3 JATG接口電路32
• 2.3.4 人機(jī)交互模塊32-35
• 2.3.5 數(shù)據(jù)采集35-36
• 2.3.6 擴(kuò)展功能模塊36-37
• 2.3.7 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊37-39
• 2.4 控制器的軟件設(shè)計(jì)39-48
• 2.4.1 應(yīng)用軟件概述39-40
• 2.4.2 主程序40-42
• 2.4.3 子模塊程序42-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 第三章 系統(tǒng)可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)49-57
• 3.1 系統(tǒng)干擾的來(lái)源49-50
• 3.2 系統(tǒng)硬件電路的抗干擾措施50-53
• 3.3 系統(tǒng)軟件的抗干擾措施53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究57-71
• 4.1 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)57-58
• 4.1.1 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理57-58
• 4.1.2 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用58
• 4.2 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)元器件設(shè)計(jì)和選取58-66
• 4.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)58-61
• 4.2.2 液壓泵的選擇61
• 4.2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇61-62
• 4.2.4 管件選擇和油箱設(shè)計(jì)62-64
• 4.2.5 過(guò)濾器和蓄能器的設(shè)計(jì)64-66
• 4.2.6 液壓閥的選擇66
• 4.3 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建66-68
• 4.4 直驅(qū)式電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)減振降噪措施研究68-70
• 4.4.1 電動(dòng)機(jī)振動(dòng)68
• 4.4.2 齒輪泵的振動(dòng)68-69
• 4.4.3 油路管道的共振噪聲問(wèn)題69-70
• 4.4.4 油箱的噪聲控制70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 直驅(qū)式電液調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)建模71-85
• 5.1 交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型71-73
• 5.2 泵控缸數(shù)學(xué)模型73-76
• 5.3 調(diào)節(jié)閥門(mén)的數(shù)學(xué)模型76-79
• 5.3.1 調(diào)節(jié)閥門(mén)負(fù)載力模型76-78
• 5.3.2 調(diào)節(jié)閥門(mén)閥芯位移、輸出壓力方程78-79
• 5.4 調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)的傳遞函數(shù)79-82
• 5.4.1 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)79-81
• 5.4.2 智能調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)各參數(shù)的確定81-82
• 5.5 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析82-83
• 5.6 本章小結(jié)83-85
• 第六章 調(diào)節(jié)閥PSO優(yōu)化模糊PID控制研究85-105
• 6.1 微粒群算法85-88
• 6.1.1 基本微粒群算法(BPSO)原理85-86
• 6.1.2 改進(jìn)慣性權(quán)重微粒群算法86-87
• 6.1.3 改進(jìn)微粒群算法流程87-88
• 6.1.4 微粒群算法特點(diǎn)和應(yīng)用88
• 6.2 基于PSO算法的模糊PID控制器的研究88-99
• 6.2.1 模糊控制的基本原理88-89
• 6.2.2 模糊PID控制器的研究89-94
• 6.2.3 PSO算法優(yōu)化模糊控制94-99
• 6.3 系統(tǒng)性能仿真分析99-104
• 6.3.1 系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)性能100-101
• 6.3.2 系統(tǒng)的追蹤性能101-102
• 6.3.3 系統(tǒng)的抗干擾性能102-104
• 6.4 本章小結(jié)104-105
• 結(jié)論與展望105-107
• 參考文獻(xiàn)107-113
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文113-115
• 致謝115-116
• 附件116

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本文編號(hào)：753882