【摘要】：調節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中重要的執(zhí)行單元儀表,隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,調節(jié)閥的控制精度要求越來越高,市場需求量也越來越大,其中所需的高性能調節(jié)閥所占的比例越來越高,為了滿足國內工業(yè)生產的需要,同時也為了打破國外在這方面對我國的壟斷,我們需要開發(fā)出具有獨立自主知識產權的高性能調節(jié)閥。而調節(jié)閥的性能主要取決于配套的執(zhí)行機構,電動執(zhí)行機構作為其中的一種,由于驅動能源方便獲得、體積小等特點得到廣泛應用,本文結合電動調節(jié)閥的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,以提高響應速度、保證控制精度為目標,開展了新型電動調節(jié)閥動態(tài)特性和控制系統(tǒng)的研究。 首先闡述了電動調節(jié)閥執(zhí)行機構的工作原理,在現(xiàn)階段國內外產品的基礎上,自主設計了一款電動執(zhí)行機構,根據(jù)具體工況要求完成了執(zhí)行電機等主要零部件的選型及驅動系統(tǒng)設計,該系統(tǒng)設有手動機構,能夠在電源故障時手動調節(jié)閥門,此外該執(zhí)行機構還設計有行程限位以及力矩保護等安全保護機構,以確保生產安全進行。 其次,根據(jù)執(zhí)行器生產過程中的功能要求和生產特點,開發(fā)了一套以51單片機為核心的調節(jié)閥控制器,該控制器實現(xiàn)了鍵盤輸入、數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、數(shù)據(jù)存儲、紅外控制、溫度檢測、危險報警等功能�？刂破鞲鱾�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中實現(xiàn)了主程序及各子程序的編程。 再次,根據(jù)電動執(zhí)行機構的工作原理,建立了所設計的調節(jié)閥驅動系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型,并研究了調節(jié)閥門負載與壓力之間的關系,推導出了系統(tǒng)的傳遞函數(shù),最后在MATLAB中通過繪制系統(tǒng)Bode圖對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析,分析結果表明,系統(tǒng)有足夠的穩(wěn)定裕度。 最后,將模糊控制與PID控制相結合設計了一種增量式模糊PID控制器,提出了一種基于改進遺傳算法的智能優(yōu)化控制策略,基于以往人們從經驗和實驗中歸納獲得的模糊規(guī)則表,通過在MATLAB中編程來模擬仿真模型運行的方法,利用遺傳算法和已建立的數(shù)學模型在模糊規(guī)則表中各個點的附近空間進行搜索,最終得到一組優(yōu)化了的模糊控制規(guī)則；隨后在Matlab/Simulink環(huán)境下對整個控制系統(tǒng)的動態(tài)性能如階躍響應、跟蹤性能、抗干擾性能等進行了仿真,并將仿真結果與常規(guī)PID控制結果進行了比較,仿真結果表明,系統(tǒng)經由優(yōu)化后的模糊PID控制,響應速度得到了提升,調整時間減小,并達到高的穩(wěn)態(tài)精度。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP214

【參考文獻】

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本文編號：2542377