本文關(guān)鍵詞：壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微流體精密控制在航空航天、深海探測(cè)、醫(yī)藥配比、軍工國(guó)防等方面得到發(fā)展與應(yīng)用,人們對(duì)高壓微流體控制技術(shù)的要求也越來(lái)越高,以滿(mǎn)足更小系統(tǒng)質(zhì)量、體積及更高系統(tǒng)性能的需求。為了控制壓電精密流量閥的流量,須對(duì)流量閥閥芯的開(kāi)合作高精度調(diào)節(jié),本文設(shè)計(jì)了壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)。壓電陶瓷可以實(shí)現(xiàn)微納米級(jí)高精度定位。本文先對(duì)壓電精密流量閥控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析,證明壓電流量閥控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可行性;依據(jù)壓電陶瓷的電壓驅(qū)動(dòng)型硬件電路的原理,圍繞高精度運(yùn)放OPA277P與高壓運(yùn)放PA90構(gòu)成的復(fù)合式高壓運(yùn)算放系統(tǒng),設(shè)計(jì)了壓電精密流量閥控制系統(tǒng)的硬件電路,測(cè)試結(jié)果證明該配套電路線(xiàn)性度良好、電壓紋波低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快且可靠性高;本文又基于模糊自適應(yīng)PID控制器,針對(duì)壓電陶瓷具有復(fù)雜的非線(xiàn)性,具有較大的不確定性,較難獲得精確的數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了壓電精密流量閥控制系統(tǒng)的軟件程序,并將其用于控制閥芯的精密定位。最后,采用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采集,使用激光位移傳感器用于測(cè)量封裝壓電陶瓷的位移,并通過(guò)傳感器控制器輸出位移信號(hào)到數(shù)據(jù)采集卡,形成閉環(huán)控制,搭建了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)對(duì)壓電陶瓷的開(kāi)環(huán)輸出特性和控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制精度進(jìn)行的測(cè)試;對(duì)PID控制、模糊PID控制試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析,結(jié)果表明:該控制系統(tǒng)具有超調(diào)量小、控制精度高、調(diào)整時(shí)間短、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)態(tài)誤差小等特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：壓電陶瓷 流量閥 高壓運(yùn)放 模糊自適應(yīng)PID DDS
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH134
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.1.1 課題研究背景8
• 1.1.2 課題研究意義8-9
• 1.2 壓電陶瓷的發(fā)展及應(yīng)用9-11
• 1.2.1 壓電陶瓷的發(fā)展9-10
• 1.2.2 壓電陶瓷的應(yīng)用10-11
• 1.3 壓電陶瓷硬件驅(qū)動(dòng)電路研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 電流驅(qū)動(dòng)型硬件電路12
• 1.3.2 電壓驅(qū)動(dòng)型硬件電路12-13
• 1.4 疊堆式壓電陶瓷控制算法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)的工作原理16-25
• 2.1 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)的工作原理16-17
• 2.2 疊堆式壓電陶瓷的工作原理17-21
• 2.2.1 壓電效應(yīng)17-18
• 2.2.2 封裝壓電陶瓷的壓電方程18-20
• 2.2.3 疊堆式壓電陶瓷的有限元分析20-21
• 2.3 閥芯運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)分析21-24
• 2.3.1 控制信號(hào)放大環(huán)節(jié)22
• 2.3.2 封裝壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)22-23
• 2.3.3 閥芯運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)25-42
• 引言25
• 3.1 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)25-27
• 3.2 信號(hào)處理與發(fā)生模塊27-30
• 3.2.1 DDS信號(hào)發(fā)生模塊27-28
• 3.2.2 AD9851模塊電壓輸出調(diào)理28-29
• 3.2.3 DDS模塊輸出電壓幅度調(diào)理29
• 3.2.4 數(shù)據(jù)采集與輸出控制29-30
• 3.3 功率放大單元30-35
• 3.3.1 基準(zhǔn)電源的選擇30-31
• 3.3.2 低壓穩(wěn)壓電源模塊的電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.3 高壓穩(wěn)壓電源模塊的電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.3.4 兩級(jí)電壓線(xiàn)性放大模塊的電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.4 位移檢測(cè)單元35-37
• 3.5 硬件電路的PCB設(shè)計(jì)37-38
• 3.6 硬件系統(tǒng)的仿真分析38-41
• 3.6.1 交流信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析38-39
• 3.6.2 系統(tǒng)的線(xiàn)性度性能分析39-40
• 3.6.3 系統(tǒng)紋波分析40
• 3.6.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析40-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)42-57
• 4.1 壓電驅(qū)動(dòng)精密流量閥控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)42-43
• 4.2 控制系統(tǒng)的顯示程序設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.1 控制系統(tǒng)界面43
• 4.2.2 數(shù)制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 數(shù)據(jù)采集與輸出程序44-47
• 4.3.1 DAQmx數(shù)據(jù)采集與輸出程序44-45
• 4.3.2 AD9851信號(hào)發(fā)生模塊的程序設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.3 LabVIEW中的串口通信程序設(shè)計(jì)46-47
• 4.4 PID控制器設(shè)計(jì)47-48
• 4.5 模糊PID控制器設(shè)計(jì)48-55
• 4.5.1 模糊控制策略的選擇49
• 4.5.2 模糊化49-51
• 4.5.3 模糊規(guī)則51-54
• 4.5.4 去模糊化54-55
• 4.6 超限報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 實(shí)驗(yàn)測(cè)試57-63
• 5.1 壓電流量閥控制系統(tǒng)硬件電路性能測(cè)試57-60
• 5.1.1 AD9851交流信號(hào)發(fā)生模塊測(cè)試57-58
• 5.1.2 硬件電路的線(xiàn)性度性能分析58-59
• 5.1.3 系統(tǒng)紋波分析59-60
• 5.2 疊堆式壓電陶瓷控制系統(tǒng)性能測(cè)試60-62
• 5.2.1 開(kāi)環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)試60-61
• 5.2.2 閉環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)試61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第6章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63-64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果69

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本文編號(hào)：303013