液位系統(tǒng)的傳感器設(shè)計(jì)與故障診斷及容錯(cuò)控制研究.pdf

1、液位控制系統(tǒng)在大量工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色。傳統(tǒng)的PID（比例-積分-微分）控制法在液位過(guò)程控制中占據(jù)主要地位。但由于液位控制系統(tǒng)，特別是其系統(tǒng)傳感器容易發(fā)生故障，使得PID控制法具有抗故障能力不足的缺陷，可能對(duì)生產(chǎn)生活造成重大損失。因此需用故障診斷對(duì)液位控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和異常情況作出判斷，并根據(jù)診斷結(jié)果為系統(tǒng)維護(hù)提供依據(jù)，采用容錯(cuò)控制系統(tǒng)使得液位控制系統(tǒng)傳感器故障時(shí)仍能較為正常運(yùn)行也很有必要。當(dāng)前故障診斷存在故障分辨率不高、對(duì)不確定知

2、識(shí)的處理能力差等缺點(diǎn)，而容錯(cuò)控制由于出現(xiàn)較晚且理論體系尚不成熟，更有待深入探究。因此，本文對(duì)液位傳感器故障診斷及液位控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制的研究很有必要。
　　本文主要進(jìn)行了以下三點(diǎn)研究：
　　(1)采用變極距電容式壓力傳感器測(cè)量液位，根據(jù)其工作原理設(shè)計(jì)出此變極距電容式傳感器的測(cè)量電路。根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的期望值和生產(chǎn)工藝、實(shí)用性、成本對(duì)參數(shù)的限制，得出最佳電容材料參數(shù)；根據(jù)傳感器測(cè)量電路運(yùn)放特性、電橋特性、輸出信號(hào)要求等，得出電

3、路主要元件參數(shù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出傳感器測(cè)量電路輸入信號(hào)的變壓電路，輸出信號(hào)的濾波電路，數(shù)據(jù)采集框架，故障通報(bào)蜂鳴器等模塊，構(gòu)成完整的液位傳感器。
　　(2)根據(jù)正常工作下傳感器測(cè)量電路信號(hào)必須在額定范圍內(nèi)和液位不能劇烈變化的原理得出傳感器故障存在性判據(jù)。利用傳感器故障元件和故障類型的不同特性實(shí)現(xiàn)徹底性故障和漂移性故障的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)精確到測(cè)量電路單個(gè)元件的故障定位，根據(jù)測(cè)量電路元件與電路輸出信號(hào)關(guān)系表達(dá)式實(shí)現(xiàn)故障定值。研究了仿真數(shù)據(jù)的