本文關(guān)鍵詞：高精度定量閥定位控制的研究

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【摘要】：在造紙、化工等行業(yè)的生產(chǎn)過程中,流量是重要的過程控制變量之一,其控制效果直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量,受到相關(guān)行業(yè)的高度關(guān)注。然而隨著企業(yè)對(duì)流量控制要求的提高,普通調(diào)節(jié)閥的控制精度已不能滿足要求,高精度定量閥因其具有較高的控制精度與良好的動(dòng)態(tài)特性在流量控制中倍受青睞。由于國(guó)內(nèi)目前尚未制造出高精度的定量閥,因此當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要依賴于進(jìn)口,國(guó)外高昂的壟斷價(jià)格使企業(yè)投資成本大幅度增加。為了打破國(guó)外的技術(shù)壟斷,迫切需要研制出一種具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)高精度定量閥。本論文受高精度定量控制執(zhí)行器的研制項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):201311)和陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):2014KCT-15)的資助,圍繞高精度定量閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制單元設(shè)計(jì)、加減速定位控制和位置閉環(huán)智能控制三個(gè)方面展開了以下研究工作:(1)高精度定量閥機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制單元的設(shè)計(jì)針對(duì)高精度定量閥驅(qū)動(dòng)部件的選型問題,通過仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)同步電機(jī)、異步電機(jī),步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)定位精度進(jìn)行了測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,選擇定位精度相對(duì)較高的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件,然后結(jié)合減速器、閥體等零部件,設(shè)計(jì)了高精度定量閥的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)閥門控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、故障報(bào)警、閥位反饋、通信等功能需求,設(shè)計(jì)了以S7-200 PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的高精度定量閥控制單元。(2)高精度定量閥加減速定位控制的研究針對(duì)高精度定量閥的驅(qū)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)過程中存在丟步與過沖的現(xiàn)象,提出了基于三角形、梯形、S形的加減速定位控制算法。通過分析每種算法的優(yōu)缺點(diǎn),并結(jié)合算法實(shí)現(xiàn)成本,選擇了擬合S形加減速算法對(duì)高精度定量閥進(jìn)行定位控制。最后利用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了擬合S形加減速算法的定位效果,并且將擬合S形加減速算法在物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做出了進(jìn)一步地驗(yàn)證。(3)高精度定量閥位置閉環(huán)智能控制的研究針對(duì)閥門最終位置偏差以及步進(jìn)電機(jī)強(qiáng)耦合性與高非線性的特點(diǎn),提出了基于模糊PID的閥門位置閉環(huán)控制策略。通過仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)的PID控制器相比,模糊PID控制器能夠有效且快速地糾正閥門位置偏差,進(jìn)一步提升高精度定量閥的控制精度,并且取得了令人滿意的動(dòng)態(tài)特性。本論文通過高精度定量閥的定位控制提高了其控制精度與動(dòng)態(tài)特性,最后將其應(yīng)用在四川某企業(yè)的衛(wèi)生紙機(jī)縱向定量控制中,現(xiàn)場(chǎng)流量歷史曲線和定量采樣數(shù)據(jù)表明,該高精度定量閥能夠有效地提高了漿料流量控制精度與縱向定量的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TS73

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本文編號(hào)：1295428