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调节阀阀门定位器智能控制系统的研制

作　者: 周志军
导　师: 柳洪义
学　校: 东北大学
专　业: 机械工程
关键词: 调节阀阀门定位器智能控制系统单片机模糊控制通讯技术
分类号: TH134
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

智能阀门定位器集合了机械、电子、通讯以及控制理论知识和相关的软件知识,是一个跨学科的智能产品。本课题研制的主要对象是智能阀门定位器的控制系统,它通过采集从调节器来的设定阀门开度信号和反馈回来的实际阀门开度信号,在经过偏差与偏差变化率的计算后,通过模糊运算与决策输出相应的控制信号去控制压电阀的开启时间,从而控制进入调节阀气室的进气量,以此推动阀芯动作并准确定位。这样,相对传统阀门定位器,该智能阀门定位器不仅体现出精度提高,能耗降低,功能增多的特点,而且它能集合一定的人的经验知识,具有一定的思维能力,符合过程控制的发展需要。本课题主要完成了以下内容：1、深入了解传统阀门定位器的结构,主要工作原理；分析传统定位器存在的主要问题,跟踪国外智能阀门定位器的发展情况。2、对智能阀门定位器的控制系统进行了总体设计,对系统中的各个芯片进行选型。3、在系统控制策略方面,将模糊控制技术应用到系统中,使系统不仅不需要建立被控对象完整精确的数学模型,而且能够使系统根据人们的经验知识作出相应的决策。同时使得本系统具有良好的“鲁棒性”和自诊断性。4、对从调节器送来的4-20mA电流信号进行I/V转换,同时对转换后的信号进行A/D转换；对经电位器反馈回来的阀位信号进行A/D转换。在单片机中对以上两路信号进行标度变换、BCD码的转换,以便在显示板上进行十进制的显示。5、对系统的后向通道进行设计制作。使单片机输出的微弱控制信号能够通过固态继电器来控制压电阀开启,最终实现控制调节阀气室进气量的目的。6、对系统的键盘、显示电路进行设计制作。7、对系统进行数据的断电保护功能设计,使重要的参数在断电时得以保存,同时在来电时使重要参数能得以自动恢复；对系统进行看门狗功能的设计。8、对单片机输出的TTL电平进行RS-232-C标准的转换,使单片机控制系统能够与上位机进行串口通讯。对单片机控制系统传送的数据进行ASCⅡ码转换,以便于上位机的接收与识别。9、对复位电路、报警等电路进行设计制作。10、对整个控制系统进行程序编写,以实现控制系统的各个功能和实现控制系统的控制策略。单片机控制系统的程序采用汇编语言编写。上位机的串口通信程序使用VB6.0进行开发,并通过VB6.0提供的MSComm通信控件来实现数据传输。

全文目录

中文摘要  5-7
SUMMARY  7-12
第一章引言  12-19
  1.1 过程控制的概念  12
  1.2 过程控制的基本组成  12-13
  1.3 过程控制的发展概况  13-15
  1.4 过程控制仪表  15
  1.5 阀门定位器  15-18
    1.5.1 阀门定位器的作用  15-16
    1.5.2 传统阀门定位器与智能阀门定位器的比较  16-18
  1.6 课题的来源和主要任务  18-19
第二章阀门定位器概述  19-29
  2.1 阀门定位器的基本原理及构成  19
  2.2 阀门定位器的分类  19-22
    2.2.1 气动阀门定位器  19-20
    2.2.2 电-气阀门定位器  20-21
    2.2.3 智能阀门定位器  21-22
  2.3 与阀门定位器有关的阀的性能参数  22-29
    2.3.1 调节阀的作用方式  22-23
    2.3.2 调节阀的流量特性  23-28
      2.3.2.1 想流量特性  23-26
      2.3.2.2 工作流量特性  26-28
    2.3.3 阀门定位器的输入信号范围  28-29
第三章总体设计  29-33
  3.1 智能阀门定位器控制系统的总体设计方案  29-30
  3.2 单片机的选择  30-31
  3.3 单片机控制系统的地址译码方法  31-33
第四章系统控制策略  33-42
  4.1 模糊控制思想  33-34
    4.1.1 模糊控制  33
    4.1.2 人—机系统中人的模糊控制概念  33-34
    4.1.3 模糊控制  34
  4.2 模糊控制原理  34-36
  4.3 智能阀门定位器中模糊控制系统的工作原理  36-37
  4.4 模糊控制理论在模糊控制器中的应用  37-41
    4.4.1 确定模糊定量  37
    4.4.2 精确量的模糊化  37-39
    4.4.3 模糊控制规则及推理  39-41
  4.5 模糊控制的程序设计  41-42
第五章前、后向通道配置  42-53
  5.1 单片机控制系统中的前向通道配置与接口电路  42-50
    5.1.1 前向通道的含义  42
    5.1.2 单片机控制系统中前向通道的设计  42-48
      5.1.2.1 A/D转换电路  42-46
      5.1.2.2 I/V转换电路  46-48
      5.1.2.3 电位器的选择  48
    5.1.3 A/D转换器的程序设计  48-50
  5.2 单片机控制系统中的后向通道配置与接口技术  50-53
    5.2.1 后向通道的含义  50
    5.2.2 后向通道的设计  50-51
    5.2.3 后向通道的程序设计  51-53
第六章单片机89C51与PC机的串口通讯  53-70
  6.1 单片机89C51的串行接口  53-57
    6.1.1 串行口的结构  53-55
    6.1.2 串行口的工作方式  55-57
  6.2 单片机89C51与PC机通讯接口设计  57-59
  6.3 单片机89C51与PC机通讯接口程序设计  59-70
    6.3.1 单片机的通信程序设计  59-61
    6.3.2 PC机的串口通信程序设计  61-70
      6.3.2.1 用户界面的设计  63-66
      6.3.2.2 程序初始化  66-67
      6.3.2.3 发送数据  67
      6.3.2.4 接收数据  67-69
      6.3.2.5 其他工作  69-70
第七章人机交互接口设计  70-95
  7.1 键盘显示器接口芯片8279  70-80
    7.1.1 8279的内部结构和工作原理  71-72
    7.1.2 8279的引脚和功能  72-74
    7.1.3 8279的工作方式  74
    7.1.4 8279的命令格式和命令字  74-79
    7.1.5 8279状态格式与状态字  79
    7.1.6 8279的数据输入/输出  79-80
    7.1.7 8279的内部译码与外部译码  80
  7.2 8279与单片机、键盘/显示器的接口  80
  7.3 键盘显示程序设计  80-84
  7.4 系统其他基本电路设计  84-89
  7.5 系统抗干扰设计  89-95
第八章程序总体设计  95-113
  8.1 智能阀门定位器的软件结构  95
  8.2 系统主程序  95-110
  8.3 中断程序设计  110-113
第九章结束语  113-115
  9.1 工作总结  113-114
  9.2 系统特色  114-115
致谢  115-116
参考文献  116-117

调节阀阀门定位器智能控制系统的研制

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