基于FPGA的智能閥門定位器的開(kāi)發(fā)與研究.pdf

1、調(diào)節(jié)閥是工業(yè)領(lǐng)域中常用的管道流量調(diào)節(jié)閥門，閥門實(shí)際開(kāi)度與設(shè)定開(kāi)度的偏差會(huì)影響到下游管道及設(shè)備的正常運(yùn)行，調(diào)節(jié)閥控制精度的高低和響應(yīng)速度的快慢由閥門定位器控制系統(tǒng)決定。定位器對(duì)調(diào)節(jié)閥的控制作用非常重要，研究其關(guān)鍵技術(shù)可以提高調(diào)節(jié)閥的控制精度，降低失誤率，因此有必要對(duì)閥門定位器控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　本文闡述了一種基于 FPGA的，具有 HART協(xié)議通信功能的智能閥門定位器的開(kāi)發(fā)與研究過(guò)程，采用 AD421和 HT2015搭建獨(dú)立的H

2、ART通信模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)與控制中心上位機(jī)的通信，并接收或返回?cái)?shù)據(jù)幀；硬件系統(tǒng)采用雙反饋的設(shè)計(jì)，閥位傳感器和管道壓力傳感器同時(shí)反饋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，保證閥門當(dāng)前數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；系統(tǒng)控制算法方面，在研究智能控制策略和 PID算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了定位器控制系統(tǒng)模糊 PID控制器，并在 Matlab的Simulink工具箱中仿真出未應(yīng)用 PID控制器、應(yīng)用 PID控制器及應(yīng)用模糊 PID控制器等情況下的系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線，對(duì)比后得出模糊 PID算法能夠很

3、好地改善閥門定位器控制系統(tǒng)性能的結(jié)論；軟件程序設(shè)計(jì)方面采用 FPGA程序開(kāi)發(fā)環(huán)境 QuartusⅡ和仿真環(huán)境Modelsim進(jìn)行定位器系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)和功能仿真。
　　相比于市場(chǎng)上的閥門定位器，本系統(tǒng)在控制精度、響應(yīng)速度和抗干擾能力上均有較大提高，雙反饋電路的設(shè)計(jì)能夠很好地保證反饋數(shù)據(jù)的精確性。HART通信電路保證從設(shè)備與上位機(jī)有良好的通信功能，便于工業(yè)領(lǐng)域的控制組網(wǎng)；良好的人機(jī)交互平臺(tái)，使操作者能夠直觀地監(jiān)測(cè)當(dāng)前相關(guān)閥門數(shù)據(jù)。