基于模糊控制的超速离心机电控系统设计

作     者：胡乃杰 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘波峰

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：超速离心机 模糊控制 射频转子识别 变频调速 抗干扰 

摘      要：离心机是一种分离设备,借助高速旋转产生巨大的离心力来分离提纯物质,在生物学研究和工业生产中应用广泛。随着控制技术发展,离心机转速越来越高,出现了高速、超速以及超高速离心机。 国外离心机的研制起步较早,在技术、材料和工艺上领先于国内,特别是超速和超高速离心机,已经生产出最高转速达150000 rpm的离心机。国内技术相对落后,处于高速离心机的研发与生产阶段,30000 rpm以上的离心机几乎没有,本论文的设计就是在这样背景下提出的。 本论文研究对象是超速离心机的电控系统,包括电控系统的硬件设计,转速、温度的控制算法设计和电控系统的软件设计。 在电控系统硬件设计时,首先对系统从功能上进行模块化划分,然后进行模块化设计,完成各部分的功能,重点介绍了转子识别模块、转速测量控制模块和温度测量控制模块。转子识别采用射频识别的方式,在运行前或低转速时完成转子识别,限制最高转速设置,提高安全性;利用霍尔传感器A44E测量转速,通过变频器控制转速;温度传感器DS18B20测量温度,通过控制可控硅导通角来控制温度。系统中包括电机和变频器,做了硬件抗干扰设计。 温度和转速是离心机系统中最重要的两个控制量,力求控制精确。本论文中针对温度控制中的不确定因素,设计了模糊控制器来控制温度;对转速的控制采用模糊PID控制算法,使参数整定简单易行。通过试验数据对比,控制算法处理的温度和转速控制精度都得以提高。 在电控系统软件设计时,首先对软件系统模块化处理,然后划分各模块的功能。主要讲述了转子识别时的转子编码,射频通信时的读写流程,变频器通信的软件协议以及主要模块的程序流程图。文章最后介绍了软件设计时抗干扰措施。