壓電式閥門定位器與單片機實驗裝置研制.pdf

1、本文分為上下兩篇,上篇為基于MSP430F5418單片機的壓電開關(guān)式閥門定位器硬件研制以及壓電比例式閥門定位器控制算法研究,下篇為基于MSP430F6736單片機的實驗裝置研制。整篇論文是作者在讀研期間的學習和工作的總結(jié)。雖然前者用于工業(yè)控制,后者用于高校實驗教學。但是,就技術(shù)層面而言,它們均是圍繞信號的采集、控制、傳輸和顯示。
　　氣動調(diào)節(jié)閥是過程控制系統(tǒng)的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于化工、制藥、材料和電力等行業(yè)。閥門定位器作為氣

2、動調(diào)節(jié)閥的核心部分,以實現(xiàn)氣動調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定、精確以及快速的控制。壓電式閥門定位器以其低耗氣量、使用壽命長被廣泛應(yīng)用。
　　本文上篇的一部分工作是針對壓電開關(guān)式閥門定位器,研制了基于TI公司超低功耗單片機MSP430F5418的兩線制智能閥門定位器硬件系統(tǒng)。課題組在研制的硬件系統(tǒng)上,實現(xiàn)了帶反向PWM控制的五步開關(guān)法,對多種閥門進行控制實驗,取得了較好的控制效果,并利用MATLAB的GUI設(shè)計了上位機通訊界面,實現(xiàn)了上位機監(jiān)測閥門定

3、位器的控制效果以及上位機控制閥門的功能。本文上篇的另一部分工作是針對壓電比例式閥門定位器,研究了控制算法。分析了一種比例式壓電閥的特性,在一定電壓范圍內(nèi),其進氣口和排氣口隨著控制電壓的不同而呈現(xiàn)出不同的開口大小。針對閥的這種特性,并考慮到氣動執(zhí)行機構(gòu)的非線性特性,提出一種控制算法,并給出了控制過程中所需參數(shù)的整定方法與步驟。搭建基于實時仿真系統(tǒng)dSPACE為核心的控制系統(tǒng),實現(xiàn)了提出的控制算法,在重慶川儀自動化股份有限公司技術(shù)中心對不同

4、類型的閥門進行控制實驗,取了得較好的控制效果。
　　本文下篇是針對目前MSP430單片機實驗裝置較少、實驗內(nèi)容少,而且無MSP430高端產(chǎn)品實驗裝置的問題,研制了基于MSP430F63736的實驗裝置。MSP430F6736是TIMSP430系列單片機中的高端產(chǎn)品,集成了更加豐富的片上資源。研制的實驗裝置主要包括MSP430單片機最小系統(tǒng)、電源變換部分、模擬輸入輸出模塊、數(shù)字輸入輸出模塊。對傳統(tǒng)單片機實驗裝置的電源部分進行改進,三