氣動調節(jié)閥機理模型的實驗研究與分析.pdf

1、調節(jié)閥作為工業(yè)過程控制系統(tǒng)中檢測儀表、調節(jié)閥、控制器這三大基礎裝備之一，是整個自動化系統(tǒng)中關鍵的終端設備，其中氣動調節(jié)閥占據約70％左右的份額。氣動調節(jié)閥的控制性能是其研究的重要內容，而一套精確度高、實時性好的調節(jié)閥測試系統(tǒng)能夠為其性能研究帶來便捷性和準確性。而一個能夠準確反映氣動調節(jié)閥系統(tǒng)特性的非線性動態(tài)機理模型，為研究氣動調節(jié)閥定位控制、故障診斷、性能研究奠定了基礎。調節(jié)閥機理模型只需改變一些參數就能模擬不同調節(jié)閥，并且免去了實際研

2、究過程中的安裝、調試，它還具有復現(xiàn)性，用其來研究調節(jié)閥無疑可以省時省力省經費。
　　論文的工作包括以下內容：
　　首先，開發(fā)了一套基于LabVIEW的氣動調節(jié)閥實時測試系統(tǒng)。這套測試系統(tǒng)能很好的滿足實時性需求、測控速度需求、輸入輸出信號需求以及外部擴展需求。其硬件設計主要包括閥桿應變力測量、閥位測量、壓力測量、自制PCB板和NIcRIO系統(tǒng)。其軟件是基于LabVIEW平臺設計開發(fā)，劃分為數據發(fā)送模塊、數據采集模塊、數據處理分

3、析模塊、數據實時顯示模塊和數據存儲模塊。
　　其次，建立了調節(jié)閥非線性動態(tài)機理模型，將其命名為ControlValveModel，并對此機理模型性能進行實驗驗證及評估。分別設計多組開環(huán)對比實驗和閉環(huán)對比實驗，用新開發(fā)的基于LabVIEW的氣動調節(jié)閥實時測試系統(tǒng)對實際閥進行實驗，同時用機理模型進行相應的仿真實驗。通過開環(huán)對比實驗來驗證機理模型能準確模擬實際閥的運動特性和頻率特性；通過閉環(huán)對比實驗來驗證機理模型能準確模擬實際閥的閉環(huán)控

4、制效果。
　　最后，對建立的調節(jié)閥機理模型進行了非線性特性實驗研究。通過理論推導分析、設計對應實驗研究及定量計算分析機理模型中的限幅區(qū)間、運動過程中的增益和時間常數、上升/下降過程中的死區(qū)和回差、切換特性等非線性特性，更加深入的理解了調節(jié)閥非線性動態(tài)機理模型。
　　本文的研究成果為調節(jié)閥性能測試提供了更加準確、實時的測試工具，而且新建立的調節(jié)閥非線性動態(tài)機理模型非常準確，能夠模擬實際閥。此模型為調節(jié)閥性能研究、調節(jié)閥故障研究