本文關(guān)鍵詞：電子分析天平的智能PID調(diào)節(jié)技術(shù)研究

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【摘要】：電子分析天平是一種高準(zhǔn)確度的質(zhì)量計(jì)量?jī)x器,其稱(chēng)量準(zhǔn)確快速、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好且具有自動(dòng)校準(zhǔn)、故障自診斷等多種功能,因而廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。電子分析天平一般采用電磁力反饋平衡零位法原理,其稱(chēng)重傳感器——電磁力平衡傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測(cè)量速度較慢。電磁力平衡傳感器與調(diào)節(jié)電路構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí),才輸出穩(wěn)定的質(zhì)量稱(chēng)量數(shù)據(jù),閉環(huán)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的快速與穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)天平快速、準(zhǔn)確稱(chēng)重的重要保障。傳統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)多由模擬PID(Proportional Integral Derivative)電路實(shí)現(xiàn),參數(shù)固定,參數(shù)整定繁瑣、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、自適應(yīng)性差。同時(shí),受?chē)?guó)內(nèi)基礎(chǔ)材料、精密制造工藝水平的制約,電磁力平衡傳感器輸出一致性較差,一組固定的PID參數(shù)難以匹配多個(gè)稱(chēng)重傳感器。本文針對(duì)電子天平現(xiàn)存PID調(diào)節(jié)技術(shù)的不足,研究設(shè)計(jì)電子分析天平的智能PID調(diào)節(jié)技術(shù),主要包括以下內(nèi)容：第一章為緒論,介紹電子分析天平及PID調(diào)節(jié)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,概括現(xiàn)有智能PID調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,探討本課題研究意義；第二章,介紹電子分析天平的總體構(gòu)成,深入分析脈寬調(diào)制式和直接驅(qū)動(dòng)式電子分析天平的工作原理,設(shè)計(jì)傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)電路及改進(jìn)型電路,并進(jìn)行參數(shù)整定；第三章,在對(duì)電磁力平衡傳感器的構(gòu)成及工作原理進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,建立電磁力平衡傳感器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,并通過(guò)最小二乘法對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),在此基礎(chǔ)上,建立電子分析天平的Simulink仿真模型。第四章,首先根據(jù)電子分析天平稱(chēng)量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,求出Z-N公式法、衰減曲線法、最優(yōu)指標(biāo)算法下的PID調(diào)節(jié)參數(shù),并進(jìn)行稱(chēng)量系統(tǒng)仿真,分析對(duì)比調(diào)節(jié)效果。然后,根據(jù)電子分析天平的響應(yīng)特性及實(shí)際調(diào)試規(guī)則,將不完全微分PID調(diào)節(jié)算法與專(zhuān)家系統(tǒng)、變論域模糊調(diào)節(jié)算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)電子分析天平的智能PID調(diào)節(jié)方案,并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。最后,對(duì)電子分析天平智能PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),包括精密光電檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集電路、自適應(yīng)模糊PID復(fù)合調(diào)節(jié)算法等。第五章,對(duì)電子分析天平進(jìn)行檢定實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證算法的有效性。仿真及試驗(yàn)結(jié)果表明,采用自適應(yīng)模糊PID復(fù)合調(diào)節(jié)技術(shù),可縮短電子分析天平的調(diào)節(jié)時(shí)間,提高系統(tǒng)的魯棒性,天平穩(wěn)定時(shí)間≤3s,全量程內(nèi)的示值誤差≤±0.0003g,重復(fù)性為0.0005g,實(shí)現(xiàn)電子分析天平的快速、準(zhǔn)確稱(chēng)量。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH715.116

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1142897