金屬管道一般應(yīng)用于比較嚴(yán)苛和惡劣的環(huán)境中,管道內(nèi)壁容易受到腐蝕與損壞,而類金剛石薄膜由于其優(yōu)異的性能而成為管道內(nèi)壁新型防護(hù)材料之一。某金屬管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備系統(tǒng)主要是儀表控制,制備過程中工藝參數(shù)波動(dòng)比較大,所以系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度都比較低,制備的薄膜性能不優(yōu)異,不能滿足智能化的生產(chǎn)過程。本文以管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝控制系統(tǒng)為研究課題,設(shè)計(jì)了管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝綜合控制系統(tǒng)方案,還介紹了工藝控制系統(tǒng)中所涉及的關(guān)鍵參數(shù)并分析了現(xiàn)有儀表的問題,根據(jù)不同參數(shù)的特點(diǎn)選擇了符合工藝參數(shù)特點(diǎn)的控制算法對(duì)其進(jìn)行控制,基于Matlab軟件的Simulink工具分別對(duì)各個(gè)控制算法進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真,分析了仿真結(jié)果并得出結(jié)論,最后,利用了現(xiàn)有設(shè)備實(shí)地做實(shí)驗(yàn)研究電源頻率與電源脈寬對(duì)薄膜性能的影響。研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)部分:了解了管內(nèi)壁制備類金剛石薄膜的生產(chǎn)工藝流程和工藝要求后,設(shè)計(jì)了一種管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝綜合控制系統(tǒng)方案。對(duì)儀表控制和PID（proportional-integral-derivative,PID）控制進(jìn)行了介紹,分析了儀表控制現(xiàn)有的一些問題并詳細(xì)介紹了PID控制的特點(diǎn)及其控制原... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

管道應(yīng)用

管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝控制系統(tǒng)研究-2-圖1.1管道應(yīng)用圖1.2被腐蝕的管道對(duì)于不同的控制對(duì)象而言，控制要求是不同的，相應(yīng)的控制方案也是不一樣的，這主要是因?yàn)榕c工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)密切相關(guān)的是生產(chǎn)過程的復(fù)雜程度[18]。為了便于控制，最好能將生產(chǎn)過程中的目標(biāo)參數(shù)作為被控量，之后選用適宜的技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行控制,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制目標(biāo)。而過程控制正好滿足了這一要求，過程控制常用的有溫度、流量、壓力、液位、物性和成分這六大過程控制變量，其完全滿足了類金剛石薄膜制備中對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行精確控制的要求。過程控制的本質(zhì)即：為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)采用一些自動(dòng)化檢測(cè)工具（如計(jì)算機(jī)、測(cè)量?jī)x表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等），在應(yīng)用控制理論的基礎(chǔ)上對(duì)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)[19]。由此可見，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化，同時(shí)能保證穩(wěn)定的生產(chǎn)過程并抑制系統(tǒng)外界擾動(dòng)的影響是過程控制最根本的目的。工業(yè)過程控制系統(tǒng)在初期的時(shí)候采用基地式的儀表、單元組合儀表、單輸入和單輸出的控制系統(tǒng)架構(gòu)比較多，如今，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，一些復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍也越來越廣泛（如串級(jí)控制、前饋控制和比值控制等）[20]。與連續(xù)控制系統(tǒng)相似，過程控制系統(tǒng)同樣需要利用系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、能觀性、能控性、動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)的性能分析和要求進(jìn)行表征，而通常用動(dòng)態(tài)指標(biāo)、

管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝控制系統(tǒng)研究-8-圖2.1管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝綜合控制系統(tǒng)方案之前，管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝控制系統(tǒng)的控制方式是儀表控制，所有的工藝參數(shù)都是采用自動(dòng)化儀表來進(jìn)行控制的，而在本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)（圖2.1）中，氣流量采用的是雙閉環(huán)比值控制算法對(duì)其進(jìn)行控制，而壓強(qiáng)采用的是前饋控制算法對(duì)其進(jìn)行控制，電源參數(shù)采用的是串級(jí)控制算法對(duì)其進(jìn)行控制。其中，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的氣流量輸入是氣源系統(tǒng)中的氣體流量，而輸出則是經(jīng)過比值控制后的乙炔流量和硅烷流量，因此，就可以保證進(jìn)入沉積腔體的是保持一定比例的氣體流量。串級(jí)控制系統(tǒng)中的電參數(shù)輸入是電源系統(tǒng)的初始值，輸出則是經(jīng)過控制后的電參數(shù)。前饋控制系統(tǒng)的壓強(qiáng)輸入是沉積腔室的初始真空度，而輸出則是經(jīng)過控制后的穩(wěn)定壓強(qiáng)。2.2儀表控制與PID控制2.2.1儀表控制隨著時(shí)代的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，社會(huì)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的需求不斷提高，為了確保生產(chǎn)出更多高質(zhì)量的產(chǎn)品，工業(yè)電氣自動(dòng)化儀器儀表設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛[44]。在生產(chǎn)過程中，工業(yè)自動(dòng)化儀表不僅能夠?qū)Ω鞣N工業(yè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和記錄，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程處理與傳輸[45,46]。工業(yè)自動(dòng)化儀表的分類方法有很多，因作用不同可以分為顯示儀表、檢測(cè)儀表、控制儀表等，因組裝方法不同可以分為組合式、基地式和綜合控制式，又因所需能源不同可以分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液動(dòng)式。顯示儀表的作用主要是記錄和顯示被測(cè)參數(shù)，一旦出現(xiàn)異常狀況顯示儀表會(huì)自動(dòng)報(bào)警，從而提醒操作


本文編號(hào)：3241904