智能阀门定位器的控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代化工厂的自动化地不断发展，工业生产自动控制化更加重要。而在工业自动化控制领域中，调节阀起着重要作用，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。调节阀按其所配执行机构使用的动力，分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀。本文主要研究的是气动调节阀。

气动调节阀在工业中扮演着重要角色，调节阀可以实现液体和气体的正确分配和控制，从而完成能量的交换。随着国内自动化控制的发展，工厂对决气动调节阀的要求越来越高，不仅仅是要提升调节阀在各种材料上与性能上的不足，还要专注其开发性能、灵敏度、阀门的安装以及高效性能上的研发。所以对气动阀门定位器控制系统的设计和特性研究具有重大意义。从气动调节阀出厂应用到现场，其性能和质量已定，建立实际工况下气动调节阀系统的精确与合理的数学模型，为研究气动阀门定位器控制系统的动静态特性提供理论依据，对控制策略的研究具有指导作用，从而将提高气动调节阀的调节精度和性能，增强整个流程生产系统的 控制品质。

气动调节阀通常由气动执行机构和调节阀连接安装调试后形成的组合仪表。气动调节阀具有控制简单、反应快速、性能稳定、本质安全，并且不需另外再采取防爆措施的特点。气动调节阀主要被应用于石油、化工、电力、冶金等工业企业。

2. 研究内容和预期目标

2.1本课题的研究内容：

1. 完成智能气动阀门定位器控制系统的硬件设计及其软件设计；

2．基于嵌入式微处理器和实时操作系统，制定智能气动阀门定位器功能规划设计，编写软件详细设计和程序，对系统进行调试；

3. 研究的方法与步骤

3.1 本课题的研究方法：

本课题建立智能气动阀门定位器系统模型，采用pid控制下的阶跃响应、方波和正弦波跟踪方案，采取多组压差、气源压力、采样周期、pwm周期，建立闭环仿真模型，逐步分析测试系统在不同情况下的控制性能，即压差、气源压力、采样周期、pwm周期对控制系能的影响。

3.2 本课题研究步骤：

4. 参考文献

[1]陈坚，曾德芬．智能电气阀门定位器．华东地质学报，2002，(1)，79-82．

[2]肖素枝．基于hart协议的智能电气阀门定位器的研究开发．天津大学，2005

[3]江李丽，张卫华．阀门定位器阀位检测与压电阀驱动电路设计．南昌大学，2010．

5. 计划与进度安排

1. 2022-02-20 ～2022-03-3 查阅资料，翻译外文资料和撰写开题报告；

2. 2022-03-4 ～2022-03-20 研究阀门定位的控制算法，并通过matlab仿真进行验

证；