电动执行机构的智能控制研究

论文摘要

智能电动执行机构广泛应用于现代工业控制中,是自动控制系统中不可缺少的组成部分,通过执行机构对阀门进行开关控制和开度调节,提高其稳定性和精度,这对提高整个控制系统的性能和生产过程的质量均有重要作用。本文在分析传统电动执行机构的设计原理和控制方式的基础上,指出不同时期电动执行机构存在一定的不足,主要表现为可靠性低、稳定性差、定位精度低、安全性能较差、机械传动机构多等。基于现有电动执行机构原理,首先对智能电动执行机构的进行总体方案设计,并对可能产生的问题和影响执行机构稳定性和精度的各种因素给予充分考虑,给出了控制系统的硬件结构。并详细介绍了基于LPC2292单片机技术的智能电动执行机构的系统构成,重点介绍了现场总线、霍尔传感器的使用以及开关电源原理,从硬件和软件两个方面说明设计思路和具体实现方式。与此同时,还研究了电动执行机构的闭环控制问题,通过内置变频器、采用仿人智能比例控制算法和现场总线控制技术,实现了对阀门的动作速度、定位精度、柔性开关以及电机转矩等控制,仿真及实验结果也表明以上方法更能满足系统的精度和稳定性的要求,同时还具有动作快、保护较完善、便于与计算机联网等优点,证实是实用有效的、可行的。论文还总结了在整个设计和调试过程中出现的问题、解决方法和注意事项。调试运行表明智能化的执行机构不但精度高、性能稳定,而且遵循安全、可靠、先进、简便的原则。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章绪论
• 1.1 控制系统的发展
• 1.2 电动执行机构的发展现状与趋势
• 1.3 本文主要工作及意义
• 第二章智能电动执行机构设计方案
• 2.1 引言
• 2.2 电动执行机构工作原理
• 2.3 执行机构控制过程
• 2.4 系统可靠性保证
• 2.5 电动执行机构系统硬件组成
• 2.6 本章小结
• 第三章基于LPC2292 单片机的电动执行机构系统构成
• 3.1 引言
• 3.2 LPC2292PLC 单片机
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 LPC2292 结构框图
• 3.2.3 数据采集模块
• 3.2.4 现场总线模块
• 3.2.5 红外遥控
• 3.2.6 阀位计数功能
• 3.2.7 电源模块
• 3.3 电动执行器软件设计
• 3.3.1 电机控制的程序流程
• 3.3.2 阀位控制的程序流程
• 3.4 本章小结
• 第四章电动执行器的闭环控制
• 4.1 引言
• 4.2 执行器闭环控制系统的特点
• 4.3 执行器闭环控制系统
• 4.4 两相交流伺服电机运动线性化
• 4.5 比例控制系统实现
• 4.6 智能比例控制系统实现
• 4.6.1 仿人智能控制的基本原理
• 4.6.2 仿人智能控制算法
• 4.6.3 算法仿真比较
• 4.7 本章小结
• 第五章智能电动执行器调试
• 5.1 引言
• 5.2 电动执行器的调试及性能指标
• 5.3 监控计算机接口及通讯
• 5.4 执行机构的测试
• 5.4.1 应用功能
• 5.4.2 系统构成
• 5.4.3 综合技术参数
• 5.4.4 移动式力矩测试台技术参数
• 5.4.5 分析与控制软件
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件