螺杆式空气压缩机伺服系统的研究

论文摘要

本文针对矿业生产中量大面广的通用机械--螺杆式空气压缩机的控制系统进行了研究。一般空气压缩机的控制是采用气动压力阀的动作来控制压缩机系统的压力,而本文通过对奥地利公司反比例阀控制特性的研究,采用了数字式伺服系统-主要是数字式电子器来控制,数字式电子调节器是通过步进电机来调节蝶阀的开口来改变螺杆空压机进气通流面积,从而使得压缩机系统的压力保持稳定。该电子调节器主要由步进电机驱动功率放大板和控制板两部分构成。驱动功率放大板主要提供驱动步进电机所需的电能。控制板通过压力传感器测得压缩机系统的实际压力,将实际压力与设定压力比较后,得到的差值经过单片机cpu运行跟踪算法后产生旋转磁场角位移控制信号,并转换为相应的步进电机的相电流脉冲信号,在步进电机中产生相应的旋转磁场角位移,以达到控制步进电机转子转角的目的,最终相应地调节蝶阀的开启角度,使得压缩机系统的压力保持稳定。采用了数字式伺服系统后的产品具有结构紧凑、动作灵敏、可靠性高、自控完善等特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 螺杆式空气压缩机伺服系统国内外发展状况
• 1.3 论文选题的目的和意义
• 1.4 技术指标和应用前景
• 1.5 论文的创新性
• 1.6 论文主要研究内容
• 第二章 由反比例阀控制的螺杆式压缩机伺服系统
• 2.1 系统工作原理
• 2.2 蝶阀
• 2.2.1 蝶阀的概况
• 2.2.2 蝶阀的流量特性
• 2.2.3 蝶阀的阻力系数
• 2.2.4 蝶阀的多种结构形式
• 2.2.4.1 中线蝶阀
• 2.2.4.2 单偏心蝶阀
• 2.2.4.3 双偏心蝶阀
• 2.2.4.4 三偏心蝶阀
• 2.3 具有反比例控制功能的新型气动压力控制阀
• 2.3.1 结构原理
• 2.3.2 动态特性
• 2.3.2.1 流量
• 2.3.2.2 弹簧膜片的力平衡方程
• 2.3.2.3 伺服汽缸阀芯的力平衡方程
• 2.3.3 MATLAB仿真
• 2.3.4 试验
• 2.3.5 结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 由步进电机控制的螺杆式压缩机伺服系统
• 3.1 系统简介
• 3.2 混合式步进电动机结构及工作原理
• 3.3 步进电动机的特性及选用
• 3.3.1 静特性
• 3.3.2 动特性
• 3.4 双绕组四相混合式步进电动机的数学模型
• 3.5 步进电动机的驱动技术
• 3.5.1 步进电机驱动技术发展概况
• 3.5.2 步进电机驱动电路分析
• 3.6 传感器
• 3.6.1 传感器概述
• 3.6.2 压电式压力传感器
• 3.6.2.1 压电式压力传感器结构
• 3.6.2.2 动态标定和静态标定
• 3.6.3 压力传感器的材料选用和发展方向
• 3.6.3.1 压力传感器的材料选用
• 3.6.3.2 传感器的发展方向
• 3.7 本章小结
• 第四章 数字式电子控制系统
• 4.1 硬件系统框图
• 4.2 驱动放大电路设计
• 4.2.1 驱动程序设计
• 4.3 89C2051单片机系统
• 4.3.1 本课题中89C2051单片机各引脚分配
• 4.4 数字控制系统
• 4.4.1 数字控制模块外部接线
• 4.4.2 数字控制模块线路
• 4.4.3 控制程序
• 4.4.3.1 压力采样程序设计
• 4.4.3.2 跟踪控制方法
• 4.5 串联通讯
• 4.5.1 控制信号传送接口
• 4.5.2 X25F128引脚说明
• 4.5.3 串行通讯程序设计
• 4.5.3.1 编程使能锁存器
• 4.5.3.2 读数据
• 4.5.3.3 编程数据
• 4.6 SWDIP8拨盘
• 4.7 连接示例
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统分析和实验结果
• 5.1 系统实物
• 5.2 数字控制器内部线路板
• 5.3 系统分析
• 5.4 系统实验
• 5.4.1 实验情况
• 5.4.2 实验结论
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文