【摘要】：執(zhí)行器是工業(yè)自動化過程的基礎(chǔ)裝備之一,是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行儀表,在流程工業(yè)中起著非常重要的作用。執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展深刻地影響著生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。由于執(zhí)行器需要頻繁動作,且大多數(shù)執(zhí)行器都安裝在高溫、高壓等惡劣的環(huán)境條件下,非常容易發(fā)生故障,因此必須加大對氣動執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展。氣動執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展,除提升純技術(shù)層面的水平之外,更需要加大對執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)建模等基礎(chǔ)理論的研究。執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的建模研究,不僅為閥門定位器的控制算法設(shè)計、執(zhí)行器故障診斷等理論研究奠定了基礎(chǔ),而且也是將這些理論轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵。 首先,介紹了執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的組成及工作原理。它由電-氣閥門定位器、氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)和閥位反饋機構(gòu)組成。電-氣閥門定位器包括控制器、力矩馬達、繼動器和閥位反饋機構(gòu);氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)由膜頭和彈簧機構(gòu)組成。通過分析執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的階躍響應(yīng),在分析實驗輸入、輸出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的開環(huán)模型。在分析系統(tǒng)階躍響應(yīng)時,分別采用了特征面積法、飛升曲線法和最小二乘等方法實現(xiàn)了對系統(tǒng)階躍響應(yīng)的辨識,得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。通過比較這些辨識方法,結(jié)合執(zhí)行器本身機械限位的作用,提出了一種基于部分?jǐn)?shù)據(jù)的階躍響應(yīng)辨識方法,所得模型精度得到大幅提高。其次,分析了閥門定位器、氣動執(zhí)行機構(gòu)以及調(diào)節(jié)閥的常見故障,并運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)合所得試驗參數(shù)對執(zhí)行器系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行了訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對執(zhí)行器故障進行泛化,輸入數(shù)據(jù)為MATLAB/Simulink的DABlib模塊發(fā)生的正常工作和不同故障情況下的試驗參數(shù)數(shù)據(jù),輸出為對不同故障類型進行相應(yīng)的編碼,對閥體堵塞、閥或閥座沉積物、介質(zhì)蒸發(fā)或臨界流、位置反饋信號傳感器故障、定位器彈簧故障、閥體壓差不正常的變化等氣動定位系統(tǒng)的常見故障進行了診斷。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境下,將檢驗樣本通過執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò),通過比較其輸出結(jié)果與期望結(jié)果,證明了所用算法的正確性和可行性。 本文在研究氣動定位系統(tǒng)工作原理基礎(chǔ)上,一方面,用實驗建模法建立了氣動定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,提出了一種基于部分?jǐn)?shù)據(jù)的階躍響應(yīng)辨識方法;另一方面,在建立氣動執(zhí)行器系統(tǒng)仿真模型的基礎(chǔ)上,對閥門定位器、氣動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥的常見故障運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進行了診斷。最后運用MATLAB/Simulink平臺,通過實際輸出結(jié)果和期望結(jié)果的比較,驗證了算法的正確性。
【圖文】：

當(dāng)于過阻尼的二階環(huán)節(jié)（傳遞函數(shù)的分母有兩個實根11T 有純滯后的二階環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)過程中，大多數(shù)對象的飛升曲以適用于一大批工業(yè)對象�；驹砝硎紫仁怯筛咚篂榱送瓿尚行擒壍李A(yù)測工作所提出的，后主要工具。最小二乘法[37]（又稱最小平方法）是一種數(shù)學(xué)方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。最小二乘法的輸入、輸出關(guān)系如圖 3.4 所示。輸出信號y與輸入信號1 x 表示：1 1 2 2 n ny = θ x + θ x + +θxLn為系統(tǒng)的參數(shù)。

圖 1.1 過程控制系統(tǒng)模型感器(或變送器)檢測生產(chǎn)裝置(或生產(chǎn)過程)的被控工藝參數(shù) PV，并把它 4～20mA DC)。調(diào)節(jié)器(或 DCS 系統(tǒng))把變送器送來的測量信號 PV 與 SP 進行比較，，對所得偏差信號按一定的控制算法運算后，輸出一個相應(yīng)執(zhí)行器。執(zhí)行器接收調(diào)節(jié)器(或 DCS 系統(tǒng))的控制信號進行動作，調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝參數(shù) PV。行器是工業(yè)自動化基礎(chǔ)裝備之一，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行儀表，其功輸出的控制信號，去改變被控工藝對象的輸入介質(zhì)流量，達到調(diào)節(jié)被控工行器的動作代替了人的操作，因而人們往往把執(zhí)行器比喻為生產(chǎn)過程自動行器由執(zhí)行機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)和控制部件三部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是指根據(jù)控去驅(qū)動機械機構(gòu)產(chǎn)生推力或位移的裝置，是純機械部件，常見的有電動執(zhí)機構(gòu)；調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的動作改變工藝介質(zhì)流量的裝置，是純機調(diào)節(jié)閥；控制部件是執(zhí)行器的核心，它根據(jù) DCS 系統(tǒng)(或調(diào)節(jié)器)輸出的
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH165.3

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉芳;執(zhí)行器非線性系統(tǒng)觀測器設(shè)計方法研究[D];杭州電子科技大學(xué);2012年

2 何義方;基于MATLAB/SIMULINK的氣動定位系統(tǒng)仿真平臺研究[D];杭州電子科技大學(xué);2012年

3 劉奇;三工位汽車活塞環(huán)自動檢測分選機硬件系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2012年

本文編號：2555126