本文關(guān)鍵詞：超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的研制

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【摘要】：如何提高超聲氣體流量計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性是生產(chǎn)商們關(guān)注的焦點(diǎn)。超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)運(yùn)用自動(dòng)控制的方法,產(chǎn)生標(biāo)定所需的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和條件,保持標(biāo)定氣體壓力和流量穩(wěn)定,為大幅提升超聲氣體流量計(jì)的品質(zhì)做了有力保證。本文從超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)及工作原理出發(fā),研究設(shè)計(jì)了標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)成方案。在已有系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了由主控電路、壓力流量被控電路、通訊電路、濾波電路以及驅(qū)動(dòng)電路組成的超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)硬件電路,分析了各模塊電路的器件選型和性能匹配,實(shí)現(xiàn)了從以MPU為核心的控制器到被控對(duì)象,從傳感器到放大器和濾波器再返回到MPU進(jìn)行A/D采樣的電路設(shè)計(jì)和構(gòu)建,最后由通訊電路將采集到的反應(yīng)控制效果的數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。在軟件設(shè)計(jì)方面,本課題對(duì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的控制算法進(jìn)行了重點(diǎn)討論,結(jié)合控制對(duì)象對(duì)模糊PID算法的隸屬度函數(shù)、模糊控制規(guī)則以及解模糊過程作了具體分析,針對(duì)壓力和流量的耦合問題,結(jié)合計(jì)算出的耦合程度和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)出了合理的控制策略。使用模糊PID算法實(shí)現(xiàn)氣泵轉(zhuǎn)速控制,同時(shí)通過PID算法控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)閥門位置。聯(lián)合控制氣泵轉(zhuǎn)速和閥門位置,實(shí)現(xiàn)不同氣壓和流量的控制要求。設(shè)計(jì)編寫了上位機(jī)的監(jiān)控界面和數(shù)據(jù)通訊程序。實(shí)現(xiàn)了各種所需壓力和流量的自動(dòng)調(diào)節(jié),為標(biāo)定提供了所需的參考標(biāo)準(zhǔn)氣流。將未解耦和解耦后上位機(jī)接收到的壓力和流量數(shù)據(jù)制圖,由圖表明解耦后的壓力和流量控制更加穩(wěn)定且排除相互干擾因素。最后對(duì)整個(gè)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè),結(jié)果表明研制的超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體壓力和流量的穩(wěn)定控制,靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)均符合期望要求。
【關(guān)鍵詞】：壓力控制 流量控制 模糊PID 解耦
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH814.92
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 超聲氣體流量計(jì)概述9-10
• 1.2 醫(yī)用超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定10
• 1.3 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的意義10-11
• 1.4 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11
• 1.5 標(biāo)定測(cè)試管理系統(tǒng)的集散控制概述11-12
• 1.6 本課題主要研究?jī)?nèi)容及工作安排12-14
• 1.6.1 本課題主要研究?jī)?nèi)容12
• 1.6.2 本文工作安排12-14
• 第二章 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案14-19
• 2.1 標(biāo)定測(cè)試管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)和工作原理15-17
• 2.2.1 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的工作原理16-17
• 2.3 標(biāo)定測(cè)試臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-18
• 2.3.1 壓力控制系統(tǒng)17-18
• 2.3.2 流量控制系統(tǒng)18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的硬件電路設(shè)計(jì)19-31
• 3.1 單片機(jī)主電路設(shè)計(jì)19-21
• 3.1.1 PIC16F88X單片機(jī)簡(jiǎn)介19
• 3.1.2 標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的主控電路設(shè)計(jì)19-20
• 3.1.3 單片機(jī)供電模塊20-21
• 3.2 壓力控制模塊21-23
• 3.2.1 壓力檢測(cè)模塊21-23
• 3.2.2 氣泵驅(qū)動(dòng)模塊23
• 3.3 流量控制模塊23-25
• 3.3.1 流量檢測(cè)模塊24
• 3.3.2 步進(jìn)電機(jī)模塊24-25
• 3.4 濾波電路模塊25-26
• 3.5 通訊模塊26-30
• 3.5.1 RS232模塊26-27
• 3.5.2 GPRS模塊27-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 第四章 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)算法設(shè)計(jì)31-52
• 4.1 模糊PID控制的設(shè)計(jì)31-41
• 4.1.1 PID控制算法概述31
• 4.1.2 模糊控制算法概述31-33
• 4.1.3 模糊PID控制的設(shè)計(jì)33-41
• 4.2 氣體流量與壓力系統(tǒng)解耦控制41-51
• 4.2.1 氣體流量與壓力系統(tǒng)關(guān)聯(lián)程度41-44
• 4.2.2 氣體流量與壓力系統(tǒng)解耦控制設(shè)計(jì)44-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-64
• 5.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)52-53
• 5.2 軟件開發(fā)環(huán)境53-54
• 5.3 氣泵轉(zhuǎn)速控制軟件設(shè)計(jì)54-56
• 5.4 步進(jìn)電機(jī)的位置控制設(shè)計(jì)56-57
• 5.5 RS232通訊設(shè)計(jì)57-58
• 5.6 GPRS通訊設(shè)計(jì)58-61
• 5.7 監(jiān)控PC機(jī)接收設(shè)計(jì)61-63
• 5.7.1 PC機(jī)數(shù)據(jù)處理流程61-62
• 5.7.2 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)62-63
• 5.8 本章小結(jié)63-64
• 第六章 系統(tǒng)測(cè)試與分析64-74
• 6.1 氣體壓力與流量解耦實(shí)驗(yàn)64-65
• 6.1.1 未解耦控制實(shí)驗(yàn)64-65
• 6.1.2 解耦控制實(shí)驗(yàn)65
• 6.2 超聲氣體流量計(jì)標(biāo)定測(cè)試臺(tái)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)65-73
• 6.2.1 硬件檢測(cè)65-69
• 6.2.2 MAPLAB軟件調(diào)試69-71
• 6.2.3 性能測(cè)試71-73
• 6.3 本章小結(jié)73-74
• 第七章 總結(jié)和展望74-76
• 7.1 本課題研究總結(jié)74-75
• 7.2 未來工作展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他科研成果80

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