本文關(guān)鍵詞：基于DAMADICS平臺的閥門故障分類及典型粘滯故障的建模與補償

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【摘要】：過程工業(yè)是指石油、化工、造紙等一些生產(chǎn)過程持續(xù)較長時間的工業(yè),這些工業(yè)過程在生產(chǎn)規(guī)模以及能源消耗方面比較巨大,對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。然而,由于過程工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日漸龐大,復(fù)雜的生產(chǎn)過程使得它對自動控制越來越依賴。這樣,控制回路的性能好壞將對過程工業(yè)的生產(chǎn)過程產(chǎn)生很大的影響。氣動控制閥門是過程工業(yè)的控制回路中使用最頻繁的一類執(zhí)行器件,它的完好運行是保證回路良好控制性能的前提條件。 本文以控制回路中閥門執(zhí)行器的故障這一問題作為研究對象,分析研究閥門故障的分類、閥門粘滯的建模以及粘滯的自動化補償,具體內(nèi)容如下： 以一個氣動閥門仿真基準平臺DAMADICS作為依據(jù),通過仿真數(shù)據(jù)建立在線模型,利用殘差法實現(xiàn)閥門故障的檢測。當檢測到閥門發(fā)生故障后,從閥門的數(shù)據(jù)信號中提取特征,經(jīng)過特征降維等數(shù)據(jù)處理方法進行處理,再利用已訓(xùn)練好的支持向量機分類器實現(xiàn)對閥門故障類型進行分類。針對閥門的粘滯故障,對其開環(huán)、閉環(huán)特性以及粘滯產(chǎn)生振蕩的條件進行了詳細的分析,并且討論了閥門粘滯的建模并對已有的數(shù)據(jù)驅(qū)動粘滯模型進行了改進。將閥門的數(shù)據(jù)粘滯模型應(yīng)用到反饋控制回路中,以回路中已有的過程變量值、回路設(shè)定值、控制器輸出值等基本信息作為依據(jù),設(shè)計補償算法對帶有粘滯的閥門進行在線補償,以達到消除回路振蕩的目的。針對上述閥門故障診斷、粘滯建模以及粘滯補償,在MATLAB/SIMULINK環(huán)境中都通過仿真的手段得到了實現(xiàn),得到了很好的仿真結(jié)果。并且,為了進一步驗證粘滯補償算法的有效性與實用性,在實際的實驗裝置上進行了實驗,實驗結(jié)果顯示該補償方法具有較好的實用性。
【關(guān)鍵詞】：過程工業(yè) 控制回路 閥門故障 粘滯建模 粘滯補償
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH165.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 過程工業(yè)及其控制回路性能9-10
• 1.2 影響過程工業(yè)底層控制回路性能的因素10-12
• 1.3 閥門故障的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 閥門故障診斷的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 閥門粘滯非線性建模的研究現(xiàn)狀14
• 1.3.3 閥門粘滯非線性補償?shù)难芯楷F(xiàn)狀14-15
• 1.4 本課題的研究意義15-16
• 1.5 本課題研究內(nèi)容16-17
• 第二章 DAMADICS平臺中閥門故障檢測及分類研究17-34
• 2.1 過程工業(yè)中的氣動閥門17-18
• 2.2 DAMADICS閥門故障診斷平臺18-21
• 2.2.1 DAMADICS平臺的開發(fā)過程簡介19-20
• 2.2.2 DAMADICS的功能及其在本文研究中的應(yīng)用20-21
• 2.3 閥門故障的檢測21-26
• 2.3.1 殘差法閥門故障檢測22-24
• 2.3.2 故障檢測結(jié)果24-26
• 2.4 閥門故障的分類26-32
• 2.4.1 故障數(shù)據(jù)的特征提取和降維處理26-29
• 2.4.2 支持向量機分類器29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 控制回路中的粘滯現(xiàn)象及其建模34-56
• 3.1 閥門粘滯故障介紹34-36
• 3.1.1 閥門粘滯故障產(chǎn)生的原理34-35
• 3.1.2 閥門粘滯故障的定義35-36
• 3.2 粘滯閥門在開環(huán)、閉環(huán)中的現(xiàn)象36-41
• 3.2.1 閥門在開環(huán)狀態(tài)下的粘滯現(xiàn)象36-37
• 3.2.2 粘滯閥門在閉環(huán)狀態(tài)下的現(xiàn)象37-41
• 3.3 閥門粘滯的建模41-55
• 3.3.1 閥門粘滯的物理模型41-43
• 3.3.2 閥門粘滯的數(shù)據(jù)模型43-47
• 3.3.3 閥門粘滯數(shù)據(jù)模型的改進47-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 閥門粘滯故障的補償研究56-78
• 4.1 閥門粘滯故障補償?shù)闹匾约捌潆y點分析56-57
• 4.2 回路中閥門粘滯補償器的設(shè)計57-68
• 4.2.1 抖動信號作為補償輸入58-62
• 4.2.2 一種改進的閥門補償算法62-68
• 4.3 補償算法的實驗驗證68-77
• 4.3.1 實驗平臺介紹68-69
• 4.3.2 實驗裝置的模型分析69-74
• 4.3.3 回路粘滯的產(chǎn)生方法及其強度確定74
• 4.3.4 實驗裝置上的粘滯補償效果74-77
• 4.4 本章小節(jié)77-78
• 第五章 結(jié)論與展望78-80
• 5.1 論文總結(jié)78-79
• 5.2 研究展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 靳其兵;吳登峰;王再富;權(quán)玲;;一種基于PSO算法的閉環(huán)辨識方法[J];化工自動化及儀表;2010年02期

2 楊海榮;薄翠梅;龔偉俊;張廣明;;基于PCA-SVM集成閥門故障診斷方法研究[J];流體機械;2009年07期

3 付川;丁維明;;控制回路中的閥門遲滯補償方法[J];自動化儀表;2010年10期

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本文編號：889813