一种基于BMF的新型气动微型伺服阀及控制系统研究

作     者：徐现荣 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高春甫

授予年度：2008年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：BMF 气动微型伺服阀 单片机伺服控制 数学建模 PID 

摘      要：本论文在分析新型形状记忆合金BMF(BioMetal Fiber)特性的基础上,提出了一种基于BMF的新型气动微型伺服阀,并对这种新型气动微型伺服阀进行了设计计算、仿真研究和控制研究。 该伺服阀使用新型形状记忆合金BMF作为驱动元件,在施加一定的控制电压时,BMF开始动作,带动阀芯移动,从而可以实现新型气动微型伺服阀的开启和关闭,达到对BMF的一种实际应用。 在论文中研究了新型气动微型伺服阀的整体结构图,对偏压弹簧和锥阀芯进行了设计计算,论述了这种伺服阀的工作原理,并绘出了伺服阀的三维模型图并对结构进行了受力分析。 同时用理论分析的方法推导了新型气动微型伺服阀的线性数学模型和传递函数,并分析了被控对象的基本特性;利用Simulink模块表达状态方程,通过PID控制器的控制策略对伺服阀进行了仿真分析。 研究了伺服阀的单片机伺服控制系统,对伺服阀的出口流量和压力进行实时数据采集和数据处理。从压力传感器和流量传感器出来后的信号送入A/D进行转换和数据处理,处理后的数据送到控制器AT89C52;同时,该数据与设定的压力和流量值进行比较求出偏差值,通过PID算法获取调控值,通过D/A转换,施加控制电压给伺服阀的驱动元件BMF,使阀门开启,从而实现对伺服阀出口压力和流量大小的控制。该系统具有控制精度高、速度快、控制质量可靠等优点,能够达到预想的控制效果。