大型压力筒压力控制试验系统研制论文.pdf

分类号学号M201071320 学校代码10487 密级硕士学位论文大型压力筒的压力控制试验系统研制学位申请人::: 耿立平学科专业:船舶与海洋工程指导教师:吴金波副教授答辩日期:2012年5月20日 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Development of a Experimental System for the Pressure Control ofa Large Pressure Cylinder Candidate:Geng Liping Major :Naval Architecture & Ocean Engineering Supervisor:Ass. Prof. Wu Jinbo Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei430074, May, 2012 独创性声明本人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。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即: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,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学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□, 在年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年月日日期: 年月日本论文属于华中科技大学硕士学位论文 I 摘要压力筒是模拟水下压力环境的主要设备。本文以75m 3大型压力筒为控制对象, 研制了大型压力筒的压力控制试验系统。通过控制进出压力筒液体体积的方式,实现了该大型压力筒内部压力的精确控制。论文主要完成了以下工作: 1. 根据大型压力筒的自动控制试验系统的功能要求,完成了系统的总体设计, 包括水路加泄压管道系统、电气驱动和控制系统等。 2. 搭建了由工业控制计算机和可编程逻辑控制器(PLC)构成的上下位机控制平台,开发了下位机PLC控制程序及上位机监测软件。下位机PLC完成系统的状态参数采集、控制规律运算并输出控制信号给泵阀等执行机构;上位工控机实现对整套控制系统的状态监测,提供良好的人机交互界面;上下位机间采用以太网实现实时通讯。由于系统以可靠性高的PLC为控制核心,即便在工控机出现异常的情况下, 也能保证压力控制系统的正常运行。 3. 针对试验系统中流量调节阀的迟滞效应,提出了补偿方法及解决方案: 引入Knocker迟滞补偿方法消除由于流量调节阀迟滞引起的控制回路振荡,并根据控制器输出的变化幅度设定Knocker补偿信号的作用阈值,有效减少了阀门动作次数;采用基于给定的摩擦力补偿措施,根据阀门动作方向,给控制器输出增加摩擦力补偿项,提高阀门的响应速度;修正了传感器零点漂移,提高了测量精度。 4. 完成了压力控制试验系统的现场调试工作,试验结果表明该系统能很好地满足设计要求。引入的流量调节阀补偿方案能有效解决控制回路的振荡问题,同时满足了系统快速性与高精度的要求,实现了高精度的静态保压及动态压力跟踪控制。目前,该试验系统已完成验收工作并正式投入使用。关键词:压力筒,压力控制,流量调节阀,迟滞补偿,PID控制华中科技大学硕士学位论文 II Abstract Pressure cylinder usuallywas used to simulateunder-water pressure environment. This article takes a 75m 3pressure cylinder as controlled object, developing a pressure control systemof a large pressure which controls the influx and efflux of liquid volume in the large cylinder is adopted to realize the internal pressure control of this 75m 3pressure