薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器的建模與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、在生產(chǎn)過(guò)程控制中，廣泛采用易于傳輸處理的電信號(hào)作為控制信號(hào)。當(dāng)采用本質(zhì)安全的氣動(dòng)裝置作為執(zhí)行部件時(shí)，需要專門的電-氣轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)。隨著微電子技術(shù)、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電-氣轉(zhuǎn)換器逐步走向電子化、智能化。受鞍山科委及鞍山熱工儀表集團(tuán)的委托，從1997年開始這一課題的研究工作。課題得到國(guó)家科技部科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金資助(00C26222121163)。論文在綜合分析國(guó)內(nèi)外電-氣轉(zhuǎn)換器開發(fā)與生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從當(dāng)今電

2、-氣轉(zhuǎn)換器發(fā)展方向著手，研制開發(fā)了一種薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器，制定總體方案，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容有： 論文針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械式轉(zhuǎn)換器存在的問(wèn)題和當(dāng)前過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展需要，制定薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器的總體方案，確定磁路氣路一體化的轉(zhuǎn)換模塊物理結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用經(jīng)典彈性薄板理論、卡爾曼大撓度理論和薄膜理論，為轉(zhuǎn)換模塊中的環(huán)狀平膜片分別建立了三種撓度-載荷數(shù)學(xué)模型，與試驗(yàn)結(jié)果比較，最終確定大撓度理

3、論曲線為最優(yōu)模型，為建立轉(zhuǎn)換模塊數(shù)學(xué)模型打下基礎(chǔ)。 采用單物理量輸入的方式，將轉(zhuǎn)換過(guò)程分解為磁路轉(zhuǎn)換特性和氣路轉(zhuǎn)換特性，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器所受彈性場(chǎng)、磁場(chǎng)、氣場(chǎng)耦合作用的分解。在得到平膜片撓度載荷特性的基礎(chǔ)上，建立磁路轉(zhuǎn)換與氣路轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。從而克服了因耦合關(guān)系復(fù)雜而采取經(jīng)驗(yàn)試湊參數(shù)的盲目性，為結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論依據(jù)。 進(jìn)行彈性元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制定工藝流程；針對(duì)轉(zhuǎn)換模塊中薄膜擋板易出現(xiàn)失效和不易調(diào)試的