電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性與控制研究.pdf

1、調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制中重要的執(zhí)行單元儀表，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)節(jié)閥的控制精度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)需求量也越來(lái)越大，其中所需的高性能調(diào)節(jié)閥所占的比例越來(lái)越高，為了滿足國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需要，同時(shí)也為了打破國(guó)外在這方面對(duì)我國(guó)的壟斷，我們需要開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能調(diào)節(jié)閥。而調(diào)節(jié)閥的性能主要取決于配套的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為其中的一種，由于驅(qū)動(dòng)能源方便獲得、體積小等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，本文結(jié)合電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)

2、，以提高響應(yīng)速度、保證控制精度為目標(biāo)，開(kāi)展了新型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)特性和控制系統(tǒng)的研究。
　　 首先闡述了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，在現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)了一款電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)具體工況要求完成了執(zhí)行電機(jī)等主要零部件的選型及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠在電源故障時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，此外該執(zhí)行機(jī)構(gòu)還設(shè)計(jì)有行程限位以及力矩保護(hù)等安全保護(hù)機(jī)構(gòu)，以確保生產(chǎn)安全進(jìn)行。
　　 其次，根據(jù)執(zhí)行器生產(chǎn)過(guò)程中的功能要求

3、和生產(chǎn)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一套以51單片機(jī)為核心的調(diào)節(jié)閥控制器，該控制器實(shí)現(xiàn)了鍵盤(pán)輸入、數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、紅外控制、溫度檢測(cè)、危險(xiǎn)報(bào)警等功能。控制器各個(gè)部分的硬件電路圖均在Protel軟件中繪制完成，軟件部分在Keil uVision4中實(shí)現(xiàn)了主程序及各子程序的編程。
　　 再次，根據(jù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，建立了所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并研究了調(diào)節(jié)閥門(mén)負(fù)載與壓力之間的關(guān)系，推導(dǎo)出了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，最后在MAT

4、LAB中通過(guò)繪制系統(tǒng)Bode圖對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明，系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕度。
　　 最后，將模糊控制與PID控制相結(jié)合設(shè)計(jì)了一種增量式模糊PID控制器，提出了一種基于改進(jìn)遺傳算法的智能優(yōu)化控制策略，基于以往人們從經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)中歸納獲得的模糊規(guī)則表，通過(guò)在MATLAB中編程來(lái)模擬仿真模型運(yùn)行的方法，利用遺傳算法和已建立的數(shù)學(xué)模型在模糊規(guī)則表中各個(gè)點(diǎn)的附近空間進(jìn)行搜索，最終得到一組優(yōu)化了的模糊控制規(guī)則;隨后在Matla