智能阀门定位器的设计

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作者：

廖宣亮

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摘要：

智能阀门定位器辅助调节阀实现流量的控制,在工业控制领域发挥着重要的作用.智能阀门定位器通过自动调校,初始化等操作,进行参数的自整定,比如自动识别执行机构的作用方向,零点和行程范围,应用在不同类型的调节阀上,有利于克服调节阀阀杆所受填料摩擦力,不平衡力的影响,实现调节阀按用户设定的信号准确定位,提高定位精度,线性度. 本文研究设计智能气动阀门定位器,主要任务包括三个方面:智能阀门定位器软硬件设计与优化,控制算法的研究与实验和流量特性的实现方法.具体的工作内容如下: 1.深入了解阀门定位器的工作原理,详细分析研究控制系统的各组成部分,压电阀的工作原理,完成基于PWM的压电阀驱动;位置传感器采用导电塑料精密旋转电位器,对位置传感器进行检测与标定,得到AD采样值与阀杆行程之间的关系,当执行机构为直行程时,对阀位反馈进行非线性修正. 2.控制主板是智能阀门定位器的核心,微处理器采用LPC2290,完成控制主板硬件电路的设计与改进,包括微处理器I/O资源分配,电源电路,I/V转换电路,AD采样电路,压电阀驱动电路,阀位反馈检测电路,串口通讯电路,按键和液晶显示电路等的设计,进行硬件电路测试,针对硬件电路存在的不足进行改进和优化,提出改进方案,使硬件电路更加稳定可靠;在硬件电路的基础上,完成软件规划和底层驱动函数的编写;在μCoSⅡ操作系统上完成任务的规划和优先级的安排,最终实现软件程序的编写. 3.控制算法是控制系统软件部分的核心,完成开环特性实验-基于PWM的压电阀驱动实验,得到进气和排气状态下的最小占空比,根据调节阀的特点,进行控制算法的研究,先后完成五步开关控制算法的改进,位置式PID控制算法,开关式PID,自整定PID控制算法的研究,并进行空载下闭环控制实验.最终将自整定PID控制算法应用于智能阀门定位器中. 4.阀门定位器通过控制进气或排气实现阀门定位,辅助调节阀进行流量控制,本文对智能阀门定位器的流量特性的实现方法进行分析研究.

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关键词：

智能阀门定位器 软硬件设计 控制算法 自整定PID 工作原理

学位级别：

硕士

学位年度：

2012

DOI：

10.7666/d.y2141206

被引量：

6