金屬管道一般應用于比較嚴苛和惡劣的環(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,設計了管內(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)的特點選擇了符合工藝參數(shù)特點的控制算法對其進行控制,基于Matlab軟件的Simulink工具分別對各個控制算法進行設計和仿真,分析了仿真結(jié)果并得出結(jié)論,最后,利用了現(xiàn)有設備實地做實驗研究電源頻率與電源脈寬對薄膜性能的影響。研究內(nèi)容包含以下幾個部分: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,設計了一種管內(nèi)壁類金剛石薄膜制備工藝綜合控制系統(tǒng)方案。對儀表控制和PID（proportional-integral-derivative,PID）控制進行了介紹,分析了儀表控制現(xiàn)有的一些問題并詳細介紹了PID控制的特點及其控制原... 

【文章來源】：蘭州交通大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

管道應用

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管道應用圖1.2被腐蝕的管道對于不同的控制對象而言，控制要求是不同的，相應的控制方案也是不一樣的，這主要是因為與工業(yè)計算機控制系統(tǒng)密切相關的是生產(chǎn)過程的復雜程度[18]。為了便于控制，最好能將生產(chǎn)過程中的目標參數(shù)作為被控量，之后選用適宜的技術(shù)手段對其進行控制,從而實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制目標。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工藝參數(shù)進行精確控制的要求。過程控制的本質(zhì)即：為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，根據(jù)生產(chǎn)過程的特點采用一些自動化檢測工具（如計算機、測量儀表和執(zhí)行機構(gòu)等），在應用控制理論的基礎上對生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)進行設計[19]。由此可見，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化，同時能保證穩(wěn)定的生產(chǎn)過程并抑制系統(tǒng)外界擾動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，一些復雜的過程控制系統(tǒng)應用范圍也越來越廣泛（如串級控制、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、動態(tài)特性及穩(wěn)態(tài)特性對系統(tǒng)的性能分析和要求進行表征，而通常用動態(tài)指標、

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)都是采用自動化儀表來進行控制的，而在本文設計的控制系統(tǒng)（圖2.1）中，氣流量采用的是雙閉環(huán)比值控制算法對其進行控制，而壓強采用的是前饋控制算法對其進行控制，電源參數(shù)采用的是串級控制算法對其進行控制。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，就可以保證進入沉積腔體的是保持一定比例的氣體流量。串級控制系統(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。2.2儀表控制與PID控制2.2.1儀表控制隨著時代的快速發(fā)展，我國工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，社會對于工業(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)電氣自動化儀器儀表設備的應用也越來越廣泛[44]。在生產(chǎn)過程中，工業(yè)自動化儀表不僅能夠?qū)Ω鞣N工業(yè)參數(shù)進行測量和記錄，還能夠?qū)?shù)據(jù)進行遠程處理與傳輸[45,46]。工業(yè)自動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式、氣動式和液動式。顯示儀表的作用主要是記錄和顯示被測參數(shù)，一旦出現(xiàn)異常狀況顯示儀表會自動報警，從而提醒操作


本文編號：3241904