基于無刷直流電機的智能電動執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,工業(yè)現(xiàn)場控制對執(zhí)行機構(gòu)的控制精度、動態(tài)性能等控制品質(zhì)的要求越來越高,同時控制系統(tǒng)也希望獲得更多執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場儀表的運行狀態(tài)。傳統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)已經(jīng)愈來愈不能滿足控制系統(tǒng)的要求,研發(fā)一款帶總線控制的變頻執(zhí)行機構(gòu)就成了當(dāng)務(wù)之急。在眾多現(xiàn)場總線中,HART(HighwayAddressableRemoteTransducer,高速可尋址遠(yuǎn)程傳感器通道)協(xié)議具有兼容數(shù)字信號和模擬信號的特點,可使模擬信號與數(shù)字信號同時傳

2、送而不互相干擾,并且它很容易對模擬系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,只需少量的改動即對原系統(tǒng)增加數(shù)字通信的功能,因此受到絕大部分企業(yè)的歡迎,得到廣泛的采用。而無刷直流技術(shù)因其控制簡單、穩(wěn)定性好、啟動轉(zhuǎn)矩大、技術(shù)成熟,比較適合應(yīng)用在執(zhí)行機構(gòu)這類設(shè)備上。因此,本課題研究開發(fā)基于無刷直流電機的智能電動執(zhí)行機構(gòu)。
　　目前,異步電動機雖然因其驅(qū)動簡便、成本較低等原因,被大多數(shù)執(zhí)行機構(gòu)廠商作為驅(qū)動電機使用,但其存在啟動電流大、易震蕩、靈敏度和穩(wěn)定性難兼顧等問題

3、,已經(jīng)漸漸不能滿足控制系統(tǒng)的要求。本課題采用無刷直流電機作為執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動電機,不僅解決了傳統(tǒng)異步電機執(zhí)行機構(gòu)的啟動電流大、易震蕩、靈敏度和穩(wěn)定性難兼顧等問題,同時具有無級變速、啟動轉(zhuǎn)矩大、精度高等優(yōu)點,并加入柔性啟動和柔性關(guān)閉的功能,保護(hù)了閥門,延長閥門的使用壽命。在轉(zhuǎn)速的控制上,運用改進(jìn)的PI算法,并且結(jié)合可調(diào)的啟動時間參數(shù)功能,既方便用戶調(diào)試,適應(yīng)各種閥門及管道,同時也具有良好的控制品質(zhì)。
　　本課題為執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計了HART

4、通信協(xié)議功能,在兼容模擬信號的基礎(chǔ)上,能與控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字通信。不像傳統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu),控制系統(tǒng)只能獲得閥位位置和幾個報警繼電器的狀態(tài),通過HART通信協(xié)議,控制系統(tǒng)就能獲悉執(zhí)行機構(gòu)的運行次數(shù)、當(dāng)前速度等運行參數(shù),靈敏度、限位閥值等設(shè)置參數(shù),還可以了解執(zhí)行機構(gòu)過往報警原因、時間等報警參數(shù),更全面的知曉執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài),為防患故障或追查故障原因提供很好的數(shù)據(jù)支持。
　　研究并移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II,并在此基礎(chǔ)上編寫軟件。相

5、較前后臺系統(tǒng),使用μC/OS-II的軟件實時性更好,并且硬件適用性更廣,只需修改接口函數(shù)即可在不同的硬件平臺上使用,避免了重復(fù)開發(fā)。使用PI(比例積分)算法對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,并對其進(jìn)行了修改,改善了控制品質(zhì)。
　　本課題所開發(fā)的執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行了全性能試驗,共完成了功能要求、基本誤差、回差、死區(qū)、阻尼特性、時滯、額定行程時間誤差、間隙、啟動特性、行程控制機構(gòu)重復(fù)性誤差、絕緣電阻、絕緣強度、溫升、長期運行穩(wěn)定性、環(huán)境溫度變化影響、電源電壓