随着计算机技术进入后PC时代以及其在工业自动化过程控制中的应用日趋广泛,基于嵌入式技术的新一代智能阀门定位器逐渐取代普通型阀门定位器,并成为目前工业生产中最主要的一种阀门控制器。基于气动技术特有的优势,气动调节阀门在工业中得到了广泛的应用。现代化工业生产要求生产过程控制更可靠、准确、快速,功能完善且易用,这使得气动阀门定位器控制系统的研究显得非常重要。

本论文首先对气动阀门定位器本身进行了设计研究,主要实现了气动阀门定位器的软硬件整体设计和详细设计。其次,基于高性能的犯位ARM处理器和嵌入式实时操作系统林C/OS一n平台完成了数据采集、控制算法、PWM输出以及人机交互的任务规划与设计,对比分析国内外常用智能阀门定位器产品功能,完成了本课题要求的操作简单、功能齐全的气动阀门定位器详细规划和编程调试。

再次,本论文对气动阀门定位器控制系统的基本特性进行了详细的研究,主要从机理分析方面研究了气动薄膜调节阀控制系统的运动规律,在应用一些定理和定律的基础上推导了气动阀门控制系统的数学模型,参考气动薄膜调节阀产品具体参数验算了执行机构稳态力平衡方程,分析了静摩擦对气动调节阀死区产生的影响和大小,近似计算出参数化动态数学模型,并从数学模型的组

成得出了影响系统动态性能的主要因素。

最后,针对影响系统动态模型的几个主要因素,利用MATLAB仿真软件的子模块Simulink对建立的动态数学模型系统进行了特性仿真分析。主要从系统稳定性的角度,仿真研究了脉宽周期和采样周期的取值问题。开环仿真,分析了在不同稳定阀芯压差下气动控制力的系统响应情况,可知系统是振荡环节,压差越大阻尼越小,振荡越大;闭环控制中,研究了稳态气源压力下对阶跃响应、正弦信号和方波信号的跟踪特性,重点分析了在不同程度的气源压力和压差波动干扰时系统的振荡情况和稳态误差大小。