文档介绍：河南理工大学
硕士学位论文
智能电动执行机构控制系统可靠性分析与优化设计
姓名:刘群坡
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:王福忠
20050601
摘要电动执行机构是可行的。运用了可靠性设计理论建立了智能电动执行机构控制系变频调速电动执行机构是工业自动化系统中的执行单元。它以电动机作为动力源,将控制信号转换成相应的动作来控制阀门的位置。本文首先对国内外电动执行机构的研究现状和发展趋势进行了分析,然后在充分考虑智能电动执行机构控制系统功能要求的基础上,对智能电动执行机构控制系统各单元进行了初步设计。针对控制系统初步设计方案,根据可靠性分析理论,提出了智能电动执行机构控制系统可靠性指标体系,并运用可靠性分析与建模的相关理论,建立了智能电动执行机构控制系统可靠度模型,并参考军用标准对初步方案所设计的各单元及整个控制系统进行了可靠性分析。根据分析结果找出了系统的薄弱环节,在不增加系统成本和满足系统性能要求的前提下,运用简化结构、提高元器件质量等级、降额使用以及其它提高抗干扰措施对控制系统进行了可靠性优化。优化后系统的可靠性分析结果表明,优化后智能电动执行机构控制系统的可靠性大大提高,并达到了系统可靠性设计目标。完成了系统硬件组装及软件编程后,本文对系统总体性能进行了实验性研究。实验的结果数据和图形表明,本文设计的智能统可靠性模型,对控制系统进行了可靠性分析和优化设计,并达到了预期设计目标;系统采用了机电一体化的设计,将变频技术应用于智能电动执行机构,设计出了系统电路,并经过试验验证了可行性。关键词:智能电动执行机构可靠度
,’.,,,“Ⅱ,秎,甀騩’.甀耹:
;河南理工大学学位论文原创性声明劲咕年安鹞;学位论文知识产权声明书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均己在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即;研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于河南理工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。指导教师签名
选题背景本课题来自河南省科技攻关项目——总线型智能电动执行器的研制钅亢牛饕J钦攵阅壳拔夜蟛糠值缍葱谢垢鞣矫嫘阅懿荒苈愎业快速发展需要的现状,开发适合我国国情的、性能先进、功能完善、可靠性高、符合我国使用标准和使用规范习惯的智能电动执行机构,以满足现代化工业发展的需求。控制阀门所用的电动执行机构,有时称作阀门电动装置、阀门控制器、阀门驱动器等。因为电动执行机构比传统的机械式执行机构动作和响应速度快,工作效率高,调速性能好,作为控制和驱动阀门的重要装置,从上世纪五十年代起就开始广泛地应用于我国的各个工业部门。但目前生产和应用的仍是六十年代设计的产品,它的主要作用只是代替人力去操纵那些大口径的阀门。随着现代化大工业对电动阀门要求的不断提高,其在功能和使用上的缺点暴露越来越明显:结构复杂、控制精度较低、安全性不好、缺乏完善的故障处理和报警装置、不能很好地实现人机对话等随着微电子技术和电力电子技术的发展,出现了集执行机构、驱动单元、调节控制单元、现场显示仪表等为~体的机、电、仪一体化的智能电动执行机构,它不仅克服了原来产品的不足,还增加了许多功能,扩展了使用领域,提高了各项性能指标,而成本增加不多,可以大量更新现有的装簧。在工业自动化领域,智能电动执行机构正以其独特的优势受到各部门的重视,它不仅可以实现某些常规模拟量仪表的功能,而且可以将人们的思维和解决问题的方式方法以软件的形式加入到系统中,从而具备智能化的特点,并已在工业中逐步推广应用。实践表明,大多数智能执行机构的性能得到了改善,但是可靠性不高,特别对于可靠性要求比较高的环境,如何提高系统可靠性成为急需解决的问题。在智能电动执行机构中,电动机本体的设计技术经过多年的的研究和发展,加上多年来很多研究者对电动机本体故障检测与诊断的研究工作,电动机本体的可靠性问题基本得到解决。解决了电动机本体的可靠性问题以后,控制系统的可靠性问题就成为直接影响智能执行机构可靠性的关键环节,控制系统可靠度工程也就应运而生。可靠