壓電式閥門定位器與單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置研制.pdf

1、本文分為上下兩篇,上篇為基于MSP430F5418單片機(jī)的壓電開關(guān)式閥門定位器硬件研制以及壓電比例式閥門定位器控制算法研究,下篇為基于MSP430F6736單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置研制。整篇論文是作者在讀研期間的學(xué)習(xí)和工作的總結(jié)。雖然前者用于工業(yè)控制,后者用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是,就技術(shù)層面而言,它們均是圍繞信號(hào)的采集、控制、傳輸和顯示。
　　氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是過程控制系統(tǒng)的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、材料和電力等行業(yè)。閥門定位器作為氣

2、動(dòng)調(diào)節(jié)閥的核心部分,以實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定、精確以及快速的控制。壓電式閥門定位器以其低耗氣量、使用壽命長(zhǎng)被廣泛應(yīng)用。
　　本文上篇的一部分工作是針對(duì)壓電開關(guān)式閥門定位器,研制了基于TI公司超低功耗單片機(jī)MSP430F5418的兩線制智能閥門定位器硬件系統(tǒng)。課題組在研制的硬件系統(tǒng)上,實(shí)現(xiàn)了帶反向PWM控制的五步開關(guān)法,對(duì)多種閥門進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn),取得了較好的控制效果,并利用MATLAB的GUI設(shè)計(jì)了上位機(jī)通訊界面,實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)監(jiān)測(cè)閥門定

3、位器的控制效果以及上位機(jī)控制閥門的功能。本文上篇的另一部分工作是針對(duì)壓電比例式閥門定位器,研究了控制算法。分析了一種比例式壓電閥的特性,在一定電壓范圍內(nèi),其進(jìn)氣口和排氣口隨著控制電壓的不同而呈現(xiàn)出不同的開口大小。針對(duì)閥的這種特性,并考慮到氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性特性,提出一種控制算法,并給出了控制過程中所需參數(shù)的整定方法與步驟。搭建基于實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)dSPACE為核心的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了提出的控制算法,在重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司技術(shù)中心對(duì)不同

4、類型的閥門進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn),取了得較好的控制效果。
　　本文下篇是針對(duì)目前MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置較少、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少,而且無MSP430高端產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)裝置的問題,研制了基于MSP430F63736的實(shí)驗(yàn)裝置。MSP430F6736是TIMSP430系列單片機(jī)中的高端產(chǎn)品,集成了更加豐富的片上資源。研制的實(shí)驗(yàn)裝置主要包括MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源變換部分、模擬輸入輸出模塊、數(shù)字輸入輸出模塊。對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的電源部分進(jìn)行改進(jìn),三