赵帅[1]2006年在《电—气转换器转换单元的结构设计及其电源的设计》文中提出电—气转换器是一种完成由电信号到气信号转换的装置，是许多自动化过程控制系统中不可或缺的关键设备。压电式电气转换器是对大连理工大学薄膜式电气转换器的改进，它利用喷嘴—挡板机构的转换原理，采用压电陶瓷复合圆盘作为挡板的微动执行机构，突破了电—气转换装置机械结构的传统模式，结构简单，易于控制。 本文主要完成了四个方面的工作：一是研究了电—气转换元件即压电复合圆盘的转换特性；二是对转换器的机械机构进行了优化设计；叁是重新设计了转换器的智能控制系统；四是设计了一种二线制的压电陶瓷驱动电源。 利用FLUENT软件对转换装置的气路结构及喷嘴进行了优化设计，改善了喷嘴挡板机构的转换性能；并对转换器的外形结构进行了优化设计，大大缩小了转换器的体积。 重新设计了压电式电—气转换器控制系统，该系统以超低功耗的微处理器MSP430F149为核心，采用模拟、数字闭环控制方式，使用软件滤波、数字PID控制、插值查表等技术，具有控制、诊断和保护智能化的特点。满足了二线制仪表低功耗的设计要求，并大大提高了系统的控制精度和可靠性。在此基础上设计了二线制压电陶瓷驱动电源，实验表明该电源有效满足了控制系统的能源需求，实现了电-气转换器的二线制。 通过对转换装置的静态测试和整机现场运行，结果表明，压电式电—气转换器结构设计合理，控制系统性能可靠，实现了预期的设计目标。
郑大鹏[2]2008年在《电—气转换器转换单元结构优化设计及控制研究》文中研究说明电-气转换器是一种完成由电信号到气信号转换的装置,是许多自动化过程控制系统中不可或缺的关键设备。压电式电气转换器是对薄膜式电气转换器的改进,它利用喷嘴-挡板机构的转换原理,采用压电陶瓷复合圆盘作为挡板微动执行机构,突破了电-气转换装置机械结构的传统模式,结构简单,易于控制。本文主要完成了两个方面的工作:一是研究了压电结构电气转换装置气路参数优化设计,二是阐述了转换器的智能控制系统的软硬件设计过程。其中,压电结构电气转换装置气路参数优化设计是本文的重点部分。以压电双晶片为执行器,设计了一种压电新结构电/气转换装置,论文介绍了该转换装置的结构和工作原理,分析了气路主要影响参数并建立了正交试验表,利用FLUENT软件对整个气路进行参数优化,得到喷嘴挡板间隙背压的特征曲线,确定了气路最佳结构参数组合,实验证明设计参数合理,转换装置具有良好的线性区间,为新一代压电结构电/气转换器的研制打下基础。研制了压电式电-气转换器智能控制系统,该系统以超低功耗的微处理器MSP430F149为核心,由软硬件共同实现控制任务,采用模拟、数字闭环控制方式,使用软件滤波、插值查表等技术,具有控制、诊断和保护智能化的特点,大大提高了控制精度与系统可靠性。通过对转换装置的静态测试和整机现场运行,结果表明,压电式电-气转换器结构设计合理,控制系统性能可靠.
韩世忠[3]2006年在《基于电容分压的电子式电压互感器的研究》文中认为电压互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的基本测量设备之一,其准确度及可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运行密切相关。随着电力传输容量的不断增大、电网电压等级的不断提高,传统的电磁式电压互感器和电容式电压互感器已经不能满足电力系统自动化、数字化的发展要求;而由于工艺问题,光学电压互感器技术还不够成熟、可靠。所以,基于光纤技术、微电子技术、微机技术的电子式电压互感器,以其传感技术成熟、优良的稳定性和可靠性、且便于工业化生产,成为当前的研究热点。本文首先通过比较、分析不同的传感方法与原理,选定以干式电容分压器为传感单元,结合温度传感器,采用光纤传输电压和温度信息,在控制室完成数据接收及相应的信号处理。文中详细介绍了数据采集系统的设计,并简要介绍了合并单元的概念与设计。分析并针对电容分压器的温度特性,讨论了电子式电压互感器的温度实时测量与温度补偿设计。为了考核电子式电压互感器的绝缘性能、准确度和稳定性,先后在实验室和武汉高压研究所进行了一系列的试验。本文依据IEC 60044-7《电子式电压互感器》和GB 1207-1997《电压互感器》以及电子式电压互感器的主要试验参数,阐述了试验的原理与实施方案,并分析了试验结果。最后,本文就系统所采取的电磁兼容性措施做了简要介绍。
林慧[4]2003年在《智能电气阀门定位器的研究开发》文中认为阀门定位器作为气动调节阀的主要附件之一，可以改善阀门特性、提高控制的精度、速度和增加控制的灵活性。智能阀门定位器数字化、通信化、智能化以及支持现场总线的特性，给工业自动化生产带来了深刻的变革，代表了气动执行器技术的发展方向。目前，国外一些仪表公司已相继研制成功了智能型两线制阀门定位器，或者配置有HART总线、Profibus总线、FF总线等现场总线接口的数字式电气阀门定位器；而国内在这方面的研究尚处于起步阶段。作者研制的智能阀门定位器是可配置HART总线接口的两线制定位器，采用两线制总线供电方式工作。总体设计围绕如何实现低功耗展开,主要研究工作和成果如下：针对低功耗控制电路、DC-DC转换等技术难题作了初步的研究工作，并提出了相应的解决办法；。独立设计开发出两套二线制系统的电源，创造性地解决了二线制智能执行器的低功耗问题；较好地解决了低端电流检测存在的问题，改善了电路的整体性能并简化了布线；构建了以MSP430单片机为核心的控制系统，包括A/D采样、数据处理、按键设置单元、LCD显示单元及阀位驱动单元；编写了基于模块化思想的系统软件包，由监控程序和功能模块两部分组成：前者使阀门定位器有关硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，后者提供了组态参数设定功能；构建了一套智能二线制阀门定位器的样机。
徐雁[5]2004年在《光电直流电流及谐波电流互感器的研究》文中认为高压直流输电作为电力系统的一个发展方向,在我国的国民经济中发挥着越来越重要的作用;在直流输电中,研究运用新的高压直流测量方法和技术已成当务之急。本研究是结合“西电东送”直流工程国产化的要求而进行的。本文在全面比较分析直流电流和直流谐波电流测量方法的基础上,确定分流器和空心线圈为传感器,以光纤传输信号和能量,结合光电技术、微计算机技术,系统地分析了光电直流电流和谐波电流互感器的工作原理及影响其测量的多种因素,提出了解决问题的具体方法和措施。分流器测量电流具有不受磁场干扰及结构简单的属性,特别是结合光纤传输一举改变分流器无法隔离的不足为便于实现高低压电隔离的优点,较之其它方法用于高压测量具有明显优势。本文首先分析分流器受温度和应力的影响,分析表明:分流器在温度变化的情况下,电阻值的变化会影响输出;然而温度变化的应力影响则与上述影响相反,可以部分抵消。对于其它影响因素,分析原因并研究给出了相应的解决方法。只要采用适当的方法和技术,可保证分流器良好的稳定性,达到0.2级的测量准确度。空心线圈用于直流谐波电流的测量,不受直流分量影响,并具有良好的频率特性。本文重点研究空心线圈线性度,频率响应和响应灵敏度的关系。空心线圈的结构尺寸只影响其感应系数的大小,不影响其线性;其线性度主要取决于线圈的匝密度和截面积的均匀一致性;惯性环节解决了系统响应灵敏度与下限频率的矛盾。针对小信号谐波电流的测量,提出了单线圈等安匝模拟和多线圈迭置结构两种方法。光电、电光转换为光电互感器的重要组成部分,针对直流和谐波电流的不同要求,分别采用数字与模拟两种不同的光电、电光转换及传输方式,分析比较了各自的特点。光供电和高压电路的低功耗要求是该互感器面临的新问题,本研究提出独创的单纤传信号方式,能显着降低高压侧电路功耗。结合低功耗设计和光供电,我们在国内首次实现了高压光供电直流电流及谐波电流的测量。本研究在电磁兼容设计、绝缘设计及直流大电流和谐波电流的试验方法上,有针对性地做了些许研究,对系统各部分作了大量的试验,研制的120kV 0.5级样机在西安高压电器研究所通过了型式试验。
李东明[6]2003年在《压电式及薄膜式电—气转换器技术与应用研究》文中研究说明电—气转换器是气动执行器的主要附件，在自控仪表和自控系统中实现信息转换和能量转换，是自动化生产过程中不可或缺的关键设备。随着微电子技术、控制理论和计算机技术的发展，电—气转换器正逐渐取代传统的机械式结构，向电子化、智能化方向发展，同时，对转换装置也提出了更高的要求。论文在成功研制薄膜电子式电—气转换器的基础上，通过对压电执行器理论的分析，设计了基于压电结构的新一代电—气转换装置，对其特性进行了理论与实验研究，并以微处理器为核心，建立了高效控制系统，为新型智能化电—气转换器、定位器的研制打下基础。 电—气转换装置，简称I／P转换元件，是电—气转换器核心元件。本文在薄膜式电—气转换装置结构设计和电路设计的基础上，针对I／P转换元件易失效和不易调试的问题进行了深入的研究。在薄膜片失效机理分析的基础上，进行了大量的温度、疲劳实验研究，有效提高了产品的稳定性和可靠性；通过对薄膜片变形的理论研究，得到了膜片上、下间隙最佳参数组合关系式，提高了产品调试成功率，并为下一步计算机虚拟调试打下了良好的基础。 论述了压电效应产生机理，对压电晶体物理性质之间的关系进行了分析，并根据热力学理论，给出了压电晶体的电、热、弹性性质的热力学方程。同时，较为系统的对压电陶瓷材料的极化机理、位移、机电耦合、介质损耗、温度等特性进行了分析和阐述，为压电双晶片弯曲位移公式的理论分析打下基础。 研究、分析了压电双晶片驱动位移数学模型，压电双晶片通常有悬臂梁和复合圆盘两种结构，通过对压电双晶片执行器的受力分析，推导出弹性梁双面对称粘贴和单面粘贴压电片驱动位移模型的计算公式，并通过计算机数值模拟，分析了弹性梁厚度及材料特性对驱动位移的影响；通过薄板小挠度弯曲近似解法中的能量法，并借鉴压电振子的振动解法，推导出复合圆盘驱动位移模型，找到了影响复合圆盘静态弯曲位移的主要因素；实验结果表明，数学模型和实验结果具有良好的一致性。数学模型的建立，丰富了压电微执行器的理论体系，为压电微执行器的设计、制造和实验研究提供理论依据和指导。 在前面薄膜式电—气转换装置研制的基础上，设计了基于双晶片悬臂梁和复合圆盘两种结构的压电式电—气转换装置，转换装置的典型特征是直接以压电执行器作为喷嘴挡板。对于双晶片悬臂梁结构转换装置，通过对双晶片弯曲位移基本理论公式、气流对挡板的作用以及转换装置气路特性的分析，得到背压室气压随外加电压变化的理论关系式；通过对实验数据的线性回归，得到复合圆盘驱动位移拟合曲线，运用同样的分析方法，得到了复合圆盘结构背压室气压随外电压变化的理论公式，实验证明了推导的两个数学模型的正确性。并通过大量的实验研究，对两种结构转换装置的性能进行了对比分析。 压电式转换装置突出优点是结构简单，降低了加工工艺的要求，成本低，性能稳定、响应快。在此基础上，研制了以微处理器为核心的压电智能式电—气转换器控制系统，包括压电驱动开关电路、调节控制电路等，由于采用微处理器控制方法灵活，原来必须在机械结构或模拟电路中实现的功能都可以用软件来实现，人机交互操作十分简便、快捷。同时，具有自适应、自诊断功能，为新一代智能化、数字化、信息化的电—气转换器、定位器的研制以及适应工业现场总线技术打下良好的基础。
高丽霞[7]2007年在《先进飞机电气系统测控平台的研究》文中指出随着电力电子和微电子技术的发展，固态器件取代了传统的机电式、触点式继电器和接触器，固态配电方式正取代传统的配电方式成为现代先进飞机电气系统中的主要配电方式。 本论文首先对先进飞机电气系统的国内外现状及发展趋势进行了分析，并根据先进飞机在发展过程中对电气系统供电的实时性和可靠性要求不断提高的状况，提出了先进飞机电气系统测控平台这一研究课题。之后，依据先进飞机电气系统的特点、功能及可持续发展的需要，对其进行了分析，并对要设计应用于它的一类测控平台依据了标准化、模块化的设计思想在整体结构上进行了划分。结构划分之后，对其中一类典型的功能模块进行了具体的软、硬件设计。该功能模块以数字信号处理器TMS320F2812为其核心处理芯片，与具体设计的应用于不同类型信号的检测电路一起构成了该功能模块的硬件平台。在设计中利用了CPLD对2812处理器原有I/O端口的个数进行了扩展，满足了系统实际工作过程中对大量I/O端口的需求。在其软件设计部分，引入嵌入式实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ。该操作系统的使用有利于任务的划分和设计，并且其基于优先级的任务调度机制能有效提高系统的实时性和可靠性，也方便了后期的升级和维护。系统软、硬件方案确定之后，又对具体的信息采集和处理方法进行了分析，根据分析情况编写了相应的软件任务程序，同时进行了主体电路结构设计、模拟量输入通道设计、开关量输入/输出电路设计和频率采集电路设计等工作。 最后在集成开发环境CCS中对软件任务进行了仿真调试，在MAX plus-Ⅱ上对CPLD的功能进行了仿真测试。仿真测试完成之后，首先利用现有FPGA的实验开发板完成CPLD功能的板级仿真，在仿真无误的情况下将其与设计的其他外围检测电路一起与主控芯片相连，并将仿真测试成功的系统软件程序下载至2812的开发板，进行系统的综合功能测试。论文结束时又对如何提高系统的可靠性和实现系统的电磁兼容性等问题进行了分析。
周天龙[8]2011年在《基于PROFIBUS-DP智能阀门定位器研究》文中指出随着社会的不断进步,对工业过程控制设备的控制效果和日常维护提出了更高的要求。气动调节阀以其独特的特点在过程控制领域中得到了广泛的应用,而阀门定位器作为气动调节阀的主控部件,能够在很大程度上提高阀门的控制精度、响应速度,并显着的改善阀门的动态特性。PROFIBUS-DP总线以其独有的优势在过程控制领域中广泛使用,并于2001年成为我国的机械行业标准,目前国内研究的多是基于HART协议的智能阀门定位器,而我国过程控制领域大多采用PROFIBUS-DP总线协议,基于此,研究基于PROFIBUS-DP的智能阀门定位器具有较大的意义。本文所研究的智能阀门定位器采用二线制电源供电,通过嵌入式设计技术,对定位器的整体进行了分析研究,侧重于硬件系统的构建,所做的工作主要如下1、通过查阅相关文献资料,对国内外的智能阀门定位器进行分析研究。从定位器的结构、工作原理和所能实现的功能着手,分析了不同类型、结构阀门定位器的优缺点；同时对PROFIBUS-DP现场总线的协议结构、通讯模型和功能特性等进行了分析研究,并给出了PROFIBUS-DP智能节点的设计方法；2、对气动调节阀控制系统的内在机理进行分析研究,给出了调节阀流量特性数学模型、压电阀PWM控制信号与阀位关系数学模型以及阀位反馈信号换算数学模型。3、采用模块化分析研究方法,对智能阀门定位器系统各个组成部分进行深入分析研究,比较了各种设计方法的不同,并在此基础上构建了基于微处理器S3C44B0的智能阀门定位器系统整体方案,并给出了预期的设计目标。4、对智能阀门定位器硬件系统进行分析研究,采用嵌入式设计技术,以二线制供电设计为基本点,对定位器的主要核心部分电路,如电源电路、取样电路、I/P转换单元、反馈电路和通信电路分别进行分析设计研究,并给出了相应的设计方案。5、针对智能阀门定位器软件部分进行了整体规划设计,先给出了软件系统整体设计方案,再根据模块化程序设计方法,着重对信号采样处理程序、主控程序、通讯程序和人机界面程序进行了软件分析设计。
林咏海[9]2005年在《多路连续输出半导体激光器驱动电源的研制》文中提出随着半导体激光器应用的日益广泛,对其功率的要求也越来越大。与采用列阵结构来实现更大功率的输出不同。本设计采用了多个小功率半导体激光器的并联输出来实现更大功率的办法。这可以在某些领域(如激光医学)替代价格昂贵的列阵实现较大功率的输出。因此,具有一定的现实意义和研究价值。本文即是针对多路连续输出半导体激光器对驱动电源的要求,综合运用了单片机技术、LED显示技术、恒流技术等研制的多路连续输出半导体激光器驱动电源。为了提高系统的智能化、可控化。采取了单片机控制的方式。单片机在工作的过程中,由软件代替部分硬件执行功能,不仅节省了硬件的费用,而且具有使用灵活、便于修改等优点。在电路的设计中采用的是自上而下的模块设计方法,即把整体电路分解为恒流源电路、保护电路、防止浪涌冲击电路、数模和模数转换电路、单片机的外围功率驱动电路等一系列子电路。在单个电路的功能实现后,再综合起来考虑整体电路。针对硬件电路中容易出现原理正确,但连接后不能正常工作的缺点,采用了电路结构法、电源去耦法、屏蔽和隔离等方式确保其能正常工作。针对软件设计中容易出现程序跑飞、甚至死机的特点,采取了指令冗余、软件陷阱等一系列方法。本论文的主要内容如下:(1) 深入分析了半导体激光器的工作原理,建立了连续输出方式下半导体激光器的等效电路模型。分析了其失效机理和常见的失效方式。(2) 根据连续工作方式下对电源的基本要求,结合系统指标的要求,首先确定了单个半导体激光器的主体电路结构,然后提出同时驱动多个半导体激光器的方法。(3) 对温度采取单片机控制的方式,使其控制智能化、自动化。详细分析了在温控单元中模数、数模转换、外围功率驱动电路的设计。并介绍了其软件程序和在编程时应注意的一些抗干扰问题。(4) 从实现的角度考虑,设计驱动电路和各种保护电路。对单片机不仅要逻
黄爱芹[10]2005年在《压电式电—气转换器控制系统及其可靠性研究》文中研究指明电—气转换器是一种完成由电信号到气信号转换的装置,是许多自动化过程控制系统中不可或缺的关键设备。压电式电气转换器是对大连理工大学薄膜式电气转换器的改进,它利用喷嘴—挡板机构的转换原理,采用压电陶瓷复合圆盘作为挡板微动执行机构,突破了电—气转换装置机械结构的传统模式,结构简单,易于控制。 本文主要完成了叁个方面的工作:一是研究了电—气转换装置即压电复合圆盘的转换特性,二是对转换器的可靠性进行了初步研究,叁是阐述了转换器的智能控制系统的软硬件设计过程。其中,可靠性分析和控制系统的研制是本文的重点部分。 在最佳结构参数情况下,电气转换装置的转换特性良好,但不同试件的关键性能指标即完成0.02～0.1MPa范围内的气压输出所需要的最大驱动电压Vq却不尽相同,60%的产品超出了10V的理想电压范围,而且在0.02～0.03MPa气压范围内出现了爬行现象。针对上述问题,本文改变了电—气转换的实现方式,优化了转换装置的静态特性,将所有试件的Vq均降至8V以内,同时克服了爬行现象。 设计了电-气转换器可靠性验证试验方案,通过给电—气转换器的主要动作部分——压电陶瓷复合圆盘施加频率为20Hz,幅值为20V的方波电压,对转换器进行了循环疲劳试验,并做了可靠性分析,完成了失效率5级定级试验。 研制了压电式电—气转换器智能控制系统,该系统以超低功耗的微处理器MSP430F149为核心,由软硬件共同实现控制任务,采用模拟、数字闭环控制方式,使用软件滤波、数字PID控制、插值查表等技术,具有控制、诊断和保护智能化的特点。实现了二线制低功耗仪表的设计要求,大大提高了控制精度与系统可靠性。 通过对转换装置的静态测试和整机现场运行,结果表明,压电式电—气转换器结构设计合理,控制系统性能可靠,实现了预期的设计目标。
参考文献：
[1]. 电—气转换器转换单元的结构设计及其电源的设计[D]. 赵帅. 大连理工大学. 2006
[2]. 电—气转换器转换单元结构优化设计及控制研究[D]. 郑大鹏. 大连交通大学. 2008
[3]. 基于电容分压的电子式电压互感器的研究[D]. 韩世忠. 华中科技大学. 2006
[4]. 智能电气阀门定位器的研究开发[D]. 林慧. 天津大学. 2003
[5]. 光电直流电流及谐波电流互感器的研究[D]. 徐雁. 华中科技大学. 2004
[6]. 压电式及薄膜式电—气转换器技术与应用研究[D]. 李东明. 大连理工大学. 2003
[7]. 先进飞机电气系统测控平台的研究[D]. 高丽霞. 西北工业大学. 2007
[8]. 基于PROFIBUS-DP智能阀门定位器研究[D]. 周天龙. 南昌大学. 2011
[9]. 多路连续输出半导体激光器驱动电源的研制[D]. 林咏海. 河南大学. 2005
[10]. 压电式电—气转换器控制系统及其可靠性研究[D]. 黄爱芹. 大连理工大学. 2005
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