氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥機(jī)理模型的實(shí)驗(yàn)研究與分析.pdf

1、調(diào)節(jié)閥作為工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)閥、控制器這三大基礎(chǔ)裝備之一，是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中關(guān)鍵的終端設(shè)備，其中氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥占據(jù)約70％左右的份額。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制性能是其研究的重要內(nèi)容，而一套精確度高、實(shí)時(shí)性好的調(diào)節(jié)閥測(cè)試系統(tǒng)能夠?yàn)槠湫阅苎芯繋?lái)便捷性和準(zhǔn)確性。而一個(gè)能夠準(zhǔn)確反映氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)特性的非線性動(dòng)態(tài)機(jī)理模型，為研究氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位控制、故障診斷、性能研究奠定了基礎(chǔ)。調(diào)節(jié)閥機(jī)理模型只需改變一些參數(shù)就能模擬不同調(diào)節(jié)閥，并且免去了實(shí)際研

2、究過(guò)程中的安裝、調(diào)試，它還具有復(fù)現(xiàn)性，用其來(lái)研究調(diào)節(jié)閥無(wú)疑可以省時(shí)省力省經(jīng)費(fèi)。
　　論文的工作包括以下內(nèi)容：
　　首先，開(kāi)發(fā)了一套基于LabVIEW的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)。這套測(cè)試系統(tǒng)能很好的滿足實(shí)時(shí)性需求、測(cè)控速度需求、輸入輸出信號(hào)需求以及外部擴(kuò)展需求。其硬件設(shè)計(jì)主要包括閥桿應(yīng)變力測(cè)量、閥位測(cè)量、壓力測(cè)量、自制PCB板和NIcRIO系統(tǒng)。其軟件是基于LabVIEW平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，劃分為數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理分

3、析模塊、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
　　其次，建立了調(diào)節(jié)閥非線性動(dòng)態(tài)機(jī)理模型，將其命名為ControlValveModel，并對(duì)此機(jī)理模型性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及評(píng)估。分別設(shè)計(jì)多組開(kāi)環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和閉環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，用新開(kāi)發(fā)的基于LabVIEW的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)實(shí)際閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)用機(jī)理模型進(jìn)行相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)開(kāi)環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)理模型能準(zhǔn)確模擬實(shí)際閥的運(yùn)動(dòng)特性和頻率特性；通過(guò)閉環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)理模型能準(zhǔn)確模擬實(shí)際閥的閉環(huán)控

4、制效果。
　　最后，對(duì)建立的調(diào)節(jié)閥機(jī)理模型進(jìn)行了非線性特性實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)理論推導(dǎo)分析、設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究及定量計(jì)算分析機(jī)理模型中的限幅區(qū)間、運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的增益和時(shí)間常數(shù)、上升/下降過(guò)程中的死區(qū)和回差、切換特性等非線性特性，更加深入的理解了調(diào)節(jié)閥非線性動(dòng)態(tài)機(jī)理模型。
　　本文的研究成果為調(diào)節(jié)閥性能測(cè)試提供了更加準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測(cè)試工具，而且新建立的調(diào)節(jié)閥非線性動(dòng)態(tài)機(jī)理模型非常準(zhǔn)確，能夠模擬實(shí)際閥。此模型為調(diào)節(jié)閥性能研究、調(diào)節(jié)閥故障研究