高精度定量閥定位控制的研究.pdf

1、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態(tài)特性在流量控制中倍受青睞。由于國內(nèi)目前尚未制造出高精度的定量閥，因此當(dāng)前國內(nèi)主要依賴于進(jìn)口，國外高昂的壟斷價(jià)格使企業(yè)投資成本大幅度增加。為了打破國外的技術(shù)壟斷，迫切需要研制出一種具有一定競爭力的國產(chǎn)高精度定量

2、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：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：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)
　　針對高精度定量閥驅(qū)動部件的選型問題，通過仿真實(shí)驗(yàn)，對同步電機(jī)、異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)定位精度進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，選擇定位精度相

3、對較高的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動部件，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、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)動器構(gòu)成的高精度定量閥控制單元。
　?。?）高精度定量閥加減速定位控制的研究
　　針對高精度定量閥的驅(qū)動部件在運(yùn)動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

4、本，選擇了擬合S形加減速算法對高精度定量閥進(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)平臺上做出了進(jìn)一步地驗(yàn)證。
　?。?）高精度定量閥位置閉環(huán)智能控制的研究
　　針對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