本文關(guān)鍵詞：伺服驅(qū)動雙活塞氣體流量標準裝置控制特性研究

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【摘要】：活塞式氣體流量標準裝置具有建設(shè)周期短、精度高、流量穩(wěn)定、工作壓力可調(diào)等優(yōu)點,在流量計量領(lǐng)域已越來越受到重視。但是使用活塞式氣體流量標準裝置檢定流量計時,由于活塞缸容積有限,最大檢定流量和檢定時間受到限制,伺服驅(qū)動往復(fù)式雙活塞氣體流量標準裝置很好地解決了該問題。本課題針對該雙活塞氣體流量裝置的低速控制及協(xié)同控制等特性展開研究,主要內(nèi)容如下:首先,簡單介紹了課題背景及意義。解釋了低速爬行的定義,描述了低速爬行的運動現(xiàn)象。介紹了低速爬行運動與多電機協(xié)同控制的研究意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。其次,針對伺服驅(qū)動往復(fù)式雙活塞裝置設(shè)計了三種工作模式,分別介紹了不同模式下裝置的工作原理與數(shù)學(xué)模型,并且展開了實驗研究。該伺服驅(qū)動往復(fù)式雙活塞氣體流量標準裝置與浙江省計量科學(xué)研究院的基于零平衡調(diào)節(jié)原理的活塞裝置比對一致性良好,重復(fù)性為0.02%。接著,針對伺服驅(qū)動雙活塞裝置檢定小流量噴嘴時,電機運轉(zhuǎn)速度較低出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象展開研究。電機低速情況下,其轉(zhuǎn)矩值不斷升高,常伴隨電機由于轉(zhuǎn)矩值過高而報錯急停,致使裝置不能滿足檢定小流量噴嘴的要求。文章分析了產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的機理,并提出在不改進硬件的前提下,通過在電機運動曲線中疊加顫振信號的方式改善爬行現(xiàn)象。實驗證明該方法有效改善雙活塞裝置的低速工況,電機運動轉(zhuǎn)矩明顯下降,從而將裝置可檢定的最小流量由0.064m3/h拓展到0.04m3/h。最后,針對裝置的雙缸并聯(lián)聯(lián)動模式下兩電機協(xié)同運行,提出了基于模糊PID的交叉耦合控制模式。在Matlab/Simulink環(huán)境建立模型并開展協(xié)同控制以及抗干擾研究,仿真驗證結(jié)果表明兩電機基于模糊PID的交叉耦合控制優(yōu)于常規(guī)PID交叉耦合控制、優(yōu)于雙電機并行閉環(huán)控制模式,可有效改善裝置的協(xié)同控制特性。
【關(guān)鍵詞】：伺服驅(qū)動 雙活塞 低速控制 協(xié)同控制
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 氣體流量標準裝置研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本課題研究目的17
• 1.4 低速爬行17-19
• 1.4.1 低速爬行的定義17
• 1.4.2 低速爬行的意義和現(xiàn)象17-18
• 1.4.3 低速爬行的研究進展18-19
• 1.5 多電機協(xié)同控制19-20
• 1.5.1 多電機協(xié)同控制的意義19
• 1.5.2 多電機協(xié)同控制研究現(xiàn)狀19-20
• 1.6 本論文主要研究內(nèi)容20-22
• 2 雙活塞裝置工作原理及實驗方案22-38
• 2.1 裝置的技術(shù)指標及工作原理22-25
• 2.1.1 單缸模式23-24
• 2.1.2 雙缸并聯(lián)聯(lián)動模式24-25
• 2.1.3 雙缸串聯(lián)聯(lián)動模式25
• 2.2 數(shù)學(xué)模型25-29
• 2.3 實驗研究29-37
• 2.3.1 氣密性實驗29-32
• 2.3.2 單缸實驗32-34
• 2.3.3 雙缸串聯(lián)聯(lián)動實驗34-36
• 2.3.4 雙缸并聯(lián)聯(lián)動實驗36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 伺服電機低速爬行現(xiàn)象研究38-50
• 3.1 低速爬行現(xiàn)象分析38-40
• 3.2 低速爬行原因分析40-43
• 3.2.1 活塞結(jié)構(gòu)分析40-42
• 3.2.2 電機特性分析42-43
• 3.3 解決方案43-44
• 3.4 電機低速特性實驗44-49
• 3.4.1 對比性實驗44-47
• 3.4.2 重復(fù)性實驗47-48
• 3.4.3 工作腔內(nèi)氣體狀態(tài)實驗48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 4 多電機協(xié)同控制算法研究50-71
• 4.1 模型介紹50-54
• 4.2 并行同步控制54-57
• 4.3 基于PID的交叉耦合控制57-60
• 4.4 基于模糊PID的交叉耦合控制60-67
• 4.4.1 模糊PID控制系統(tǒng)的基本思路61-62
• 4.4.2 模糊控制器的實現(xiàn)62-67
• 4.5 模糊PID交叉耦合控制的仿真研究67-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 5 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 課題研究總結(jié)71-72
• 5.2 課題創(chuàng)新點72
• 5.3 課題研究展望72-73
• 參考文獻73-76
• 作者簡介76

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本文編號：864352