【摘要】： 平流泵作為一種具有恒流、恒壓特性的精密流體機械,廣泛應用于石油、石化、制藥、精細化工等科學研究領域。在石油勘探開發(fā)中,平流泵是模擬地層流體動力參數(shù)的重要實驗設備。目前,國內(nèi)生產(chǎn)的平流泵,通過使用發(fā)現(xiàn)它們并不“平流”,主要原因是輸出流量、壓力的控制精度低。國外的同類產(chǎn)品技術性能較好但價格昂貴。因此,研制開發(fā)高精度的平流泵更加具有重要的現(xiàn)實意義。為此,本文基于微處理技術,通過建立泵頭輸出的數(shù)學模型,采用先進的控制技術和步進電機驅(qū)動技術,提出了增強平流泵恒流、恒壓輸出性能的解決方案,實現(xiàn)了平流泵恒壓恒流的精確控制與穩(wěn)定輸出。 論文首先對平流泵的研發(fā)和應用背景以及國內(nèi)外發(fā)展狀況作了簡要介紹,并闡述了課題的主要內(nèi)容、技術路線及論文組織結構。其次,在介紹本課題的主體框架之后,詳細論述了本課題四個方面的內(nèi)容:平流泵恒壓、恒流控制的理論基礎;基于ADuC831微處理系統(tǒng)設計;恒流控制模式和恒壓控制模式的研究與控制方法的實現(xiàn)以及步進電機驅(qū)動與控制電路設計。在基礎理論方面,詳細的介紹了在平流泵的控制中用到的理論知識,包括一元線性回歸模型、遞推最小二乘辨識以及自適應控制理論;基于ADuC831微處理系統(tǒng)設計中,利用ADuC831內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器和PWM功能,實現(xiàn)了對壓力信號的采集和步進電機的轉(zhuǎn)速控制,所完成的脈沖分配電路設計,保證了步進電機具有良好的低頻和高頻特性;在恒流控制模式中,發(fā)現(xiàn)流量與電機轉(zhuǎn)速滿足一元線性回歸模型,經(jīng)壓力校正后得到準確的步進電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù),通過調(diào)節(jié)步進電機的轉(zhuǎn)速對流量進行前饋控制,實現(xiàn)了平流泵精確的恒流輸出;恒壓控制模式設計中,運用遞推最小二乘算法估計出泵頭的數(shù)學模型,利用這一模型在線計算出控制器的輸出,實現(xiàn)了平流泵壓力輸出的自適應PID控制。最后通過對所設計的軟、硬件的集成,并與平流泵的機械部分結合進行組裝,樣機經(jīng)實驗測試表明具有良好的恒壓恒流輸出特性,該產(chǎn)品已經(jīng)應用于儀器儀表研究所的相關項目中。
【學位授予單位】：中國石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH38
【圖文】：

本文編號：2746564