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仪器名称：进口机械隔膜计量泵
英文名称：
国产/进口：进口
产地/品牌：英国格林
型号：GRIMM&
参考报价：18000
总点击数：59
本半年点击数：26
产品类别：
进口机械隔膜计量泵
进口机械隔膜计量泵
0.3-1.0MPa
RPP、PVC、PVDF、304、316L
进口机械隔膜计量泵
质量：从铸件到产品，实行全过程质量监控，全方位检测，责任到人！
价格：高效成本控制，自产自销，减少中间环节，让利于客户！
交货：充足的库存，上海便捷物流，缩短交货期，严格按照合同期交货！
销售热线：021-&
图文传真：021-&
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英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵 UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵概述：&
& & & & &&进口机械隔膜计量泵可以输送水级类似于水的化学液体以及腐蚀性和非腐蚀性液体，粘度至1500cps的液体的一种往复式容积泵，流量可在0-100%范围内调节，产品参照国际先进设计理念设计并生产。
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵工作原理：
& & & & &&本系列产品压力特性是由电机通过涡轮杆驱动的机械隔膜式计量泵，适用于低压场合的流体计量。
& & & & & 进口隔膜式计量泵利用柔性隔膜取代活塞， 在驱动机构的带动下使隔膜作来回往复运动，改变泵腔容积，在泵进出口阀的作用下吸排液体。
& & & & & 进口隔膜式计量泵可按各种工艺流程的需要，流量可在0-100%范围内无级调节，定量输送不含固体颗粒的腐蚀性和非腐蚀性液体，泵头配有过流材料(PPH、PTFE、PVC、PVDF、RPP、SS304、316、316L)。
& & & & & 进口隔膜式计量泵由于能用隔膜把过流液体与驱动润滑机构之间完全隔离，采用高科技的结构设计，并使用最新型的PTFE与橡胶复合膜片，耐腐蚀强，大大提高了膜片的使用寿命。
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵特性：
1、结构简单紧凑，维护更加方便。
2、可变偏心滑轴调节机构，曲柄连杆传动，结构紧凑，运行平稳可靠。
3、油浸润滑，只需定期更换润滑油，润滑系统无需专门维护。
4、可靠的流量调节机构，产品运行或停止状态时均可轻松调节流量。
5、采用高强度的聚四氟乙烯与橡胶的复合膜片，耐腐蚀、寿命长、适合输送各种腐蚀性和非腐蚀性液体。
6、完全不泄露，安全性能高，可输送各种易燃、易爆、剧毒、放射性、强刺激性、强腐蚀性液体。
7、高精度单向止回阀结构，具有计量精确、结构紧凑、密封性好、寿命长、互换性强、成本低、安装方便等诸多特点。
8、可配变频电机接收4-20mA信号来调节流量，进行外部自动控制。
9、可配套冲程调节器来自动调节流量。
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵特点：
1、操作安全，机械驱动隔膜。
2、密封性好，无泄漏，装配维修简单安全。
3、它可以传输高粘度介质，腐蚀性液体和危险性的化学品。
4、流量调节能够调节冲程长度或电机频率。
5、隔膜为多层复合结构压制而成，第一层超韧性Teflon耐酸薄膜，第二层EPDM弹性橡胶，第三层3.0mmSUS304支撑铁芯，第四层采用强化尼龙纤维补，第五层采用EPDM弹性橡胶完全包履，可有效提出升隔膜适用寿命。
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵技术参数：&
流量范围：2-1800L/h
压力范围： 0.3-1.0MPa
电机功率： 0.18-1.5kw
额度电压：220V/380V
额度频率：50/60Hz
驱动方式：电机驱动，普通电机、防爆电机、变频电机可选
连接方式：DN15承插/法兰 DN32承插/法兰 &DN40法兰
过流材质：RPP、PVC、PVDF、SS304、SS316L可选
膜片材质：PTFE+复合橡胶
单 &向 &阀：RPP、PVC、PVDF、304、316L
阀 & & & 球：ZrO2、SUS304、SUS316、陶瓷
O型密封圈：FKM/PTFE
计量精度：+1％
防护等级：IP55
输送介质温度：-30℃～120℃&
英国GRIMM格林进口机械隔膜计量泵应用：&
& & & &&&&广泛应用于石油化工、化工、电力、冶金、采矿、造船、轻工、农业、国防等工业。
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump&summary:
& & &&&The imported mechanical diaphragm metering pump can transport water level similar to water chemical liquid, corrosive and non corrosive liquid, a kind of reciprocating pumps to 1500cps liquid viscosity, flow rate can be adjusted in the range of 0-100% products, with reference to international advanced design concept design and production.
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump&principle:
& & & &The pressure characteristic of this series is a mechanical diaphragm type metering pump driven by a motor through a turbine rod. It is suitable for fluid metering in low voltage situations.
& & & && Imported diaphragm metering pumps use flexible diaphragms instead of pistons, driven by the drive mechanism to make the diaphragm move back and forth, change the volume of the pump chamber, and suck the liquid under the action of the inlet and outlet valve of the pump.
&&&&&&&&The imported diaphragm metering pump according to the need of the process flow can be adjusted continuously in the range of 0-100%, the quantitative liquid corrosive and non corrosive transport not containing solid particles, the pump head is equipped with over-current materials (PPH, PTFE, PVC, PVDF, RPP, SS304, 316, 316L).
&&&&&&&&The imported diaphragm metering pump with the flow due to the diaphragm between the driving liquid and lubrication mechanism is completely isolated, the structure design of high technology, and the use of PTFE and the new rubber composite membrane, strong corrosion resistance, greatly improving the service life of the diaphragm.
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump&features:&
1. The structure is simple and compact, and the maintenance is more convenient.
2. Variable eccentric shaft adjustment mechanism, crank link drive, compact structure, stable and reliable operation.
3. Grease lubrication, just regular replacement of lubricating oil, lubrication system without special maintenance.
4. Reliable flow regulation mechanism, the product running or stopping state can easily adjust the flow.
5. Using high strength PTFE and rubber composite diaphragm, corrosion resistance, long life, suitable for conveying a variety of corrosive and non corrosive liquids.
6. Completely leak, high safety performance, can transport all kinds of flammable, explosive, toxic, radioactive, strong irritant, strong corrosive liquid.
7. High-precision one-way check valve structure, with accurate measurement, compact structure, good sealing, long life, interchangeability, low cost, easy installation and many other features.
8. Can be equipped with frequency conversion motor, receive 4-20mA signal to adjust the flow, external automatic control.
9. It can be equipped with stroke regulator to adjust the flow automatically.
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump characteristic:&
1. Safe operation, mechanical drive diaphragm.
2. good sealing, no leakage, assembly and maintenance simple and safe.
3. It can transport high viscosity medium, corrosive liquid and dangerous chemicals.
4. Flow regulation can adjust stroke length or motor frequency.
5. The diaphragm is a multilayer composite structure to suppress, first layer of super toughness Teflon acid film, EPDM elastic rubber layer second, third layer 3.0mmSUS304 supporting core fourth layer adopts reinforced nylon fiber patch, fifth layer using EPDM elastic rubber coated completely, can effectively put up the diaphragm for life.
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump&technical parameter:
Flow range: 2-1800L/h
Pressure range: 0.3-1.0MPa
Motor power: 0.18-1.5kw
Limit voltage: 220V/380V
Limit frequency: 50/60Hz
Drive mode: motor drive, ordinary motors, explosion-proof motors, variable frequency motor optional
Connection: DN15 socket / flange, DN32 socket / flange, DN40 flange
Over flow material: RPP, PVC, PVDF, SS304, SS316L optional
Diaphragm material: PTFE+ compound rubber
Check valves: RPP, PVC, PVDF, 304, 316L
Valve ball: ZrO2, SUS304, SUS316, ceramic
O type sealing ring: FKM/PTFE
Measuring accuracy: +1%
Protection level: IP55
Conveying medium temperature: -30 ~ 120 DEG C
UK GRIMM&Imported mechanical diaphragm metering pump&application:
& & & &&Widely used in petroleum, chemical, chemical, power, metallurgy, mining, shipbuilding, light industry, agriculture, national defense and other industries.
进口机械隔膜计量泵☞官网：&
GRIMM中国：
& &&& 上海秉奇阀门有限公司为GRIMM公司在中国的总代理，是中国拥有GRIMM代理权及销售权，主要为中国地区客户提供服务与技术支持，同时，秉奇人员也积极参与总部技术培训学习，并不断掌握产品原理、实际运作、工程技术做为基石，完善对中国地区客户需求。&&&&&&&&&&&&&
关于GRIMM：
& & & & & &&&英国格林（GRIMM）国际有限公司是亚太地区流体控制领域的主要生产和供应商之一，公司总部位于克莱福德，拥有一支有经验的研发队伍，实行全球统一设计，统一标准，在水泵领域内处于领先地位。在许多个国家均有生产水泵基地，中国由上海秉奇阀门负责中国市场各项业务与技术支持中心，同时向中国市场销售。
&&& & &&&英国格林（GRIMM）产品已广泛应用于市政给排水、建筑、石油、化工、液化气、食品、制药、发电、冶金、矿产、锅炉蒸汽系统、压力容器、原子能、航空、火箭等各领域，以及人们日常生活中。
& & & & &英国格林（GRIMM）主要产品有：管道泵、离心泵、隔膜泵、磁力泵、真空泵、潜水泵、排污泵、计量泵、卫生级泵、罗茨风机等系列产品。
服务体系：
GRIMM品质：
&& &GRIMM公司注重产品质量及使用寿命，全部采用先进制造技术和生产设备，并坚持不懈研发新产品，为确保不间断的全过程质量控制，在生产过程中采用(SPC)过程控制和(TQM)全面质量管理；GRIMM的严格规范实现了不让品质拖节，有效保障产品每个细节达到的性能指标。
GRIMM专业：
&&&&掌握核心的流体控制技术，提供市场领先的产品、服务和解决方案，帮助用户提高效率，带来至关重要的基础设施。
GRIMM服务：
&&&&我们与用户紧密合作，支持一系列系统使用技术和文件报告，提供售前、售中、售后服务和技术支持，有了您的信任与支持，我们将更完善、更高效提供水泵流体技术方案。
GRIMM china:
& & & & &Shanghai Bingqi Valve Co., Ltd. for GRIMM company general agent in China, is China with GRIMM proxy and sales rights, provide service and technical support, mainly for Chinese customers at the same time, will also actively participate in the training of technical personnel of butterfly learning headquarters, and continue to grasp the product principle, practical operation and Engineering Technology based on customer demand, improve the Chinese area.
About&GRIMM:
& & & &&&Uk GRIMM International&Co., Lid is the field of fluid control in the Asia Pacific region is one of the main production and suppliers, the company headquarters is located in Clay Forde, has an experienced R & D team, the implementation of a global unified design, unified standards, a leading position in the field of water pump. In many countries, there are production pump base, China by the Shanghai Bingqi valve, responsible for the Chinese market business and technical support center, while selling to the Chinese market.
& & & &Uk&GRIMM products have been widely used in various fields for municipal drainage, construction, petroleum, chemical, gas, food, pharmaceutical, power generation, metallurgy, mining, boiler steam system, pressure vessel, atomic energy, aerospace, rockets, and people's daily life.
& & & &Uk&GRIMM the main products are: pipeline pump, centrifugal pump, diaphragm pump, magnetic pump, vacuum pump, submersible pumps, sewage pumps, metering pumps, sanitary pump, blower and other products.
Service system:
GRIMM quality:
& & & && GRIMM company pays attention to product quality and service life, all adopt the advanced manufacturing technology and production equipment, and unremittingly research and development of new products, the whole process of quality control to ensure uninterrupted, used in the production process (SPC) process control (TQM) and tota strictly regulate the implementation of GRIMM has not let the quality drag day, effectively guarantee the performance of each product details.
GRIMM major:
& & & &&&&Fluid control technology master core, market leading products, services and solutions that help users improve efficiency, bring critical infrastructure.
GRIMM service:
& & & && &We work closely with the user, support a series of system using technology and file reports provide pre-sale, sale, customer service and technical support services, with your trust and support, we will be more perfect and more efficient to provide technical solutions of fluid pump.
英国格林总代理商：上海秉奇阀门有限公司，微信咨询：
Uk&GRIMM&total agents: Shanghai Bingqi Valve Co., Ltd., WeChat Advisory:
Welcome new and old customers call negotiate!
Contacts：Huang Tianxiang
Mobile Phone:&(微信同号）
Company Phone:021-51698378
Add:Lane 51, dragon road, Shanghai, Xuhui District
上海秉奇阀门有限公司集研发、设计、制造、检测、销售服务于一体，是专业生产水泵和配。产品已广泛应用于：石油、化工、电力、造纸、食品、制药、茵、能源、楼宇、市政工程、道路施工、污水废水处理、环保以及给排水等各个领域。公司还可根据用户需要开发设计有特殊要求的产品，同时为广大用户无偿提供技术咨询，并解决相关问题。
公司将本着&科技创新为先导、务实求效为宗旨、用户满意为目标&的经营理念，以更好的产品、良好的信誉、周到的服务、合理的价格拓展国内市场。在激烈的市场竟争中求生存、谋发展。真诚希望与广大新老用户共同建立互惠互利的合作关系，携手并进共创佳绩。
历史的步伐始终向前迈进。秉奇公司的发展和今天取得的成绩得力于许多人的努力与奋斗。然而，与国际化的世界级企业相比，我们还存在着明显的差距。
新经济时代的今天中国正朝着全球化的趋势转变，这样我们面临的将是全球化的竞争，同时随着市场经济的迅速发展，我们进入了一个以客户为导向的时代，在这个时代中，必须将客户的利益放在位！
经济全球化给我们带来机遇也带来了挑战，在未来的竞争中，我们将应对国际化的竞争法则与商业标准，只有真正优秀的企业才能在竞争中获胜。这样我们就不能停留在昨天的成绩中，我们在把过去的成功因素继续重复放大的同时，还需要改变一切不适应市场发展趋势的经营观念与行为习惯，进一步激发团队的激情与组织的活力，充分发挥我们的创新能力，不断超越自我，创造一种蓬勃发展的动力之源，快速提升秉奇的整体竞争能力。
我们知道一个企业的发展离不开团队的积极参与与合作，浩博实业也是如此，因此，我殷切得期望浩博的每一个员工都能够充分发挥出自己的能力与才华，永远充满着积极的工作热情，为秉奇未来的成功奉献一份力量！也为进一步促进中国泵业的发展而奋斗！
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中国生物器材网 电话：021-柱塞计量泵和隔膜计量泵的区别
　　柱塞式计量泵与普通电动往复泵的结构基本相同，其液力端由液缸体、柱塞、吸人阀和排出阀、填料等组成，除应满足普通往复泵液力端设计要求外，还应对泵的计量精度有影响的吸人阀、排出阀、密封等部件进行专门的设计。
　　柱塞计量泵的特点是结构比较简单，计量精度高，可靠性好，调节范围宽，适合高压的场合。但是，由于柱塞及密封均与所输送的介质接触，因此，不能完全消除密封处的泄漏。
　　隔膜计量泵通常是指液压，在柱塞前端装有一层隔膜（柱塞与隔膜不接触），将液力端分隔成输液腔和液压腔。输液腔连接泵吸人阀、排出阀，液压腔内充满液压油，并与泵体上端的液压油箱（补油箱）相通。当柱塞前后移动时，通过液压油将压力传给隔膜并使之前后挠曲变形引起容积的变化，起到输送液体的作用及满足精确计量的要求。
　　隔膜计量泵的特点是借助于隔膜将被输送的介质隔开，使其不与柱塞和填料接触。从而具有绝对无泄漏的优点。因此，隔膜泵特别适合用来输送有毒的、易燃易爆的、危险的、放射性的或有强刺激气味的介质。隔膜计量泵虽然具有上述极其重要的优点，但一艘精度较柱塞计量泵低，隔膜破坏时通常难以预知，运转可靠性不如柱塞计量泵，维护也较困难.。
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隔膜计量泵变频调速的动态补偿方法研究与设计
ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＤＥＳＩＧＮｏＦＤＹＮＡＭＩＣＣｏＭＰＥＮＳＡＴＩｏＮＭＥＴＨｏＤｏＮＴＨＥＦＲＥＱＵＥＮＣＹＣｏＮＴＲｏＬＯＦＤＩＡＰＨＲＡＧＭＭＥＴＥＲＩＮＧＰＵＭ］ＰＳＰＥＥＤＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＺＨＵＺｈｉｙｏｎｇＡｄｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹＵＳｈｉｍｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｒ２０１２浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对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，同意学校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。本人授权浙江工业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币ＨＴｒ－编本学位论文。本学位论文属于１、保密口，在年解密后适用本授权书。２、不保密瓯（请在以上相应方框内打“、／”）作者签名：笨岛旁日期：驷１１，年岁月乙１，日导师签名：儒肋日期：驴１１，年Ｓ月２１，日隔膜计量泵变频调速的动态补偿方法研究与设计摘要作为具有介质输送和流量调节功能的流体机械，计量泵己然成为现代化流程工业的核心设备，其中隔膜计量泵结构设计合理无泄漏，并且耐压、耐磨、耐腐蚀，深受客户青睐。随着社会的发展，传统的计量泵控制暴露出调整速度慢，受人为因素影响大等缺点，无法满足现代生产工艺流程控制曰益增加的高精度需求，更不用说满足其他额外的各项功能要求。如何实现计量泵的智能控制，提高流体流量计量的精确性、调节操作的稳定性等成了解决问题的关键所在。因此，系统硬件设计介绍了总体硬件电路设计原理，详细描述了ＬＣＤ液晶显示模块、按键控制模块、电流检测模块、ＣＡＮ通信模块和ＩＰＭ逆变模块等各个功能模块的设计。整个硬件设计围绕强弱电分离的思想而展开，为提高系统稳定性设计了两块板子，分别为控制板弱电电路设计和驱动板强电电路设计。软件设计部分主要介绍１０模块、ＡＤＣ模块、Ｉ，ｗＭ模块和ＣＡＮ模块的初始化，详细介绍了按键控制子程序设计，外部中断处理程序设计，定时中断程序设计，ＣＡＮ通信程序设计，故障中断设计等各个功能子程序。关键词：隔膜计量泵，模糊ＰＩ控制，ＳＶＰｗＭ，ＣＡＮ通信ＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＤＥＳＩＧＮｏＦＤＹＮＡＭＩＣＣｏＭＰＥＮＳ』▲ＴＩｏＮＭＥＴＨｏＤｏＮＴＨＥＦＲＥＱＵＥＮＣＹＣＯＮＴＲＯＬＯＦＤＩＡＰＨＲＡＧＭＭＥＴＥＲＩＮＧＰＵＭ】ＰＳＰＥＥＤＡＢＳＴＲＡＣＴＡｓｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙｈａｖｉｎｇｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｕｍｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｃｏｒｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｓａｍｅｍｂｅｒｏｆｉｔｔｈｅｄｉａｐｈｒａｇｍｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｈａｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｎｏｌｅａｋａｇｅ．Ａｎｄｉｔｈａｓａｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｍｌａｎｃｅｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｈｅｎｃｅ，ｍａｎｙｃｕｓｔｏｍｅｒｓａｒｅｉｎｆａｖｏｕｒｏｆｕｓｉｎｇｉｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｏｃｉｅｔｙ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｏｓｅｄｍａｎｙｄｒａｗｂａｃｋｓ，ｓｕｃｈａｓｓｌｏｗａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｅａｓｉｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｈｕｍａｎｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄＳＯｏｎ．Ｓｏｉｔｃａｎｎｏｔｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｍａｎｄｏｆｍｏｄｅｍｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ，ｎｏｔｔｏｍｅｎｔｉｏｎｔｏｍｅｅｔｔｈｅｏｔｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｗｉｔｈｅｘｔｒａｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｎｏｗ，ｈｏｗｔＯｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｆｌｕｉｄｆｌｏｗｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｔ’ｏｐｅｒａｔｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｍｏｄｅｍｓｏｃｉｅｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｄｉａｐｈｒａｇｍｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｕｓｉｎｇｆｕｚｚｙＰＩｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｉａｐｈｒａｇｍｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｒａｐｉｓｄｒｉｖｅｎｂｙｔｈｅｔｈｒｅｅ―ｐｈａｓｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉａｐｈｒａｇｍｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｌａｙａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ｔｈｅｆｕｚｚｙＰＩｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｓｔａｒｔｉｎｇ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇａｎｄｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｐａｒｔｇｅｎｅｒａｌｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＡｎｄｉｔｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｂｅａｔｈｅｄｅｄｉｇｎｏｆｔｈｅＬＣＤｄｉｓｐｌａｙｍｏｄｕｌｅ，ｂｕｔｔｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅａｎｄＩＰＭｉｎｖｅｒｔｅｒｍｏｄｕｌｅ．ＴｈｅｗｈｏｌｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｒｏｕｎｄｔｈｅｉｄｅａｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅＴＩｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ＳＯｔｗｏｂｏａｒｄｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｆｏｒｗｅａｋｅｌｅｃｔｒｉｃｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｂｏａｒｄａｎｄｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｄｒｉｖｅｂｏａｒｄ．Ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｐａｒｔｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎｓｉｆ１０ｍｏｄｕｌｅ，ＡＤＣｍｏｄｕｌｅ，ＰＷＭｍｏｄｕｌｅａｎｄＣＡＮｍｏｄｕｌｅ．Ｉｔｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｂｅｓｅａｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｋｅｙｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｉｎｔｅｒｒｕｐｔｈａｎｄｌｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎ，ｔｉｍｉｎｇｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｌ弘，ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｆａｕｌｔｉｎｔｅｒｒｕｐｔｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｄｉａｐｈｒａｇｍｍｅｔｅｒｉｎｇｐｕｍｐ，ｔｕｚｚｙＰＩｃｏｎｔｒｏｌ，ＳＶＰＷＭ，ＣＡＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＩｌＩ目录摘要………………………………………………………………………………………Ｉ第１章绪论………………………………………………………………………１１．１课题研究背景………………………………………………………………………………．．１１１２国内外研究现状及趋势……………………………………………………………………．．２１．３课题研究的目的及意义……………………………………………………………………．．３１．４模糊控制技术………………………………………………………………………………．．４１．４．１模糊控制的特点……………………………………………………………………………．４１．４．２模糊控制的现状………………………………………………………………………………５１．５４．４．１驱动电路的主要功能要求…………………………………………………………………３９４．４．２１ＰＭ．智能功率模块……………………………………………………………………………………．３９４．４．３驱动模块隔离电路………………………………………………………………………．４２第５章软件部分设计及系统调试…………………………………………………４４５．１主程序软件设计……………………………………………………………………………４４５．２系统初始化…………………………………………………………………………………４５５．３按键控制子程序设计………………………………………………………………………４６５．４ＣＡＮ通信子程序设计………………………………………………………………………４７５．４．１ＣＡＮ初始化和波特率设置………………………………………………………………．．４７５．４．２ＣＡＮ数据发送子程序………………………………………………………………………………．４９５．４．３ＣＡＮ中断数据接收程序……………………………………………………………………５０５．５ＰＷＭ子程序设计…………………………………………………………………………．．５２５．６故障中断子程序……………………………………………………………………………５４５．７系统调试……………………………………………………………………………………５５５．７．１开发环境和工具………………………………………………………………………………………．５５５．７．２调试结果…………………………………………………………………………………．５５第６章总结与展望…………………………………………………………………５９６．１总结………………………………………………………………………………………………………………………５９６．２展望………………………………………………………………………………………………………………………６０参考文献…………………………………………………………………………………………………………６１附录电路实物图………………………………………………………………………６４致谢…………………………………………………………………………………………………………６６攻读硕士学位期间发表的论文和参加的工程项目…………………………………．６７浙江工业大学硕士学位论文第１章绪论摘要本章主要详细阐述课题的研究背景和国内外研究现状及趋势，结合现代社会发展的实际情况分析课题研究的目的和意义；并针对模糊控制技术与其他智能控制相结合或融合的情况进行了讨论；最后简要介绍了１．１课题研究背景作为具有介质输送和流量调节功能的流体机械，计量泵己然成为现代化工业流体输送的核心设备，在石油、化工、能源、采矿、无机化工、水处理、食品、制药、环保、造纸和电力等多个行业和领域的流体流量计量、定量投加和比例投加（简称流体定比投加）等方面得到广泛应用…。经过七十多年的实践应用和技术改进，当今的计量泵己拥有相当成熟的动力驱动方式和泵头材料技术，使得其可以输送各种各样的流体，并在某些特殊条件下（如工作在高压状态、大容量要求等）也能稳定工作仁Ｊ。隔膜计量泵作为计量泵中的佼佼者，性能方面非常出色，它在结构上增加了隔膜，使得驱动润滑机构和被计量的流体之间实现了真正意义上的隔离，因此隔膜计量泵不会发生泄漏现象。如今，隔膜计量泵中用到的隔膜材料随技术的发展已有了极大的改进，利用这些新型的复合材料令生产出来的隔膜变得更加耐压耐磨，在激烈的市场竞争中，隔膜计量泵也渐渐替代其他计量泵，占领它们所拥有的部分市场，如：在喷漆和陶瓷领域隔膜计量泵是无可争议的主流泵型，占有绝对的主导地位；同时在其他一些领域和行业中，像建筑、环保、污水处理、精细化工和排污中隔膜计量泵不断扩大它的市场份额，具有其他类型的计量泵不可替代的地位。由于现代化的生产过程越来越偏向自动化生产，从而能够满足各种工艺的指标，人们更加关注计量泵的安全性和可控制性。计量泵的传统控制方法是通过人工对泵体上的手轮进行操作来实现流量的调节，其调整的速度慢且调节流量的精确度难以满足现代化大规模生产工艺流程控制的自动化要求【３Ｊ。甚至在对有害液体的计量或在危险环境下的调节等情况下，操作人员的安全更是直接受到威胁１４Ｊ。因浙江工业大学硕士学位论文此，我们需要安全可靠、计量精确的控制方法，不仅仅是跟各种计算机形成传输通信控制的设计，可以让操作人员远离生产现场，还要求能够提高流量计量的准确性、调节操作的稳定性。１．２国内外研究现状及趋势世界上第一台计量泵是在１９３６年出现的，是美国米顿罗公司为当时美国最大化学剂生产商之一的贝兹公司发明的，也就是说，计量泵迄今总共只有七十多年的发展历史。而国内的计量泵发展时间更短，最早是在１９６７年才开始计量泵的研制，相对来讲，起步的时间较晚，虽说在计量泵开发的起点上比较高，但由于后续研发的不重视导致现在国内的计量泵控制技术远远落后于国外【５Ｊ。在国外，早期的计量泵产品大多数采用固定频率的方式工作，其运动冲程不能够进行调节，只能靠人为手动调节流量。随着设备加工技术的发展和机械结构设计的改进，将动力驱动和机械传动成功合并，大大减少了计量泵故障发生的概率。为了达到流量无级调节的要求，在开发过程中将流量调节部分作为一个模块单元独立出来，在不断尝试中发展，目前己开发出了多种调节方式如气动伺服控制、电动伺服控制、手动控制和变频控制等，能够满足各种不同配置的需要。值得一提的是，针对化学物料输送过程中无泄漏的要求，计量泵过流端的泵头结构被设计成隔膜式，代替了原来的柱塞式。当今世界的计量泵产品的控制技术已经有了一个质的飞跃，其自动化程度相当高，操作腔制过程更加人性化、简单灵活，而且产品能耗大大降低。德国普罗名特公司是国际上非常著名的计量泵制造商，其产品性能一直保持世界领先水平，在现代化控制技术的发展潮流中，最早研制出了智能精密计量泵，该产品可以去改变冲程频率，也可以去改变冲程长度，大大提高了计量的精度。除此之外，一些国外计量泵厂家在技术研发过程中取得了不少的成果，其计量泵产品集成了某些外部控制功能，比如有用４～２０ｍＡ电流信号、脉冲信号和现场总线技术等控制方式进行计量泵冲程长度和工作频率的调节，达到精确计量的目的；甚至有用分布式、集散式和智能式计算机控制系统来应对生产过程高度自动化场合的要求。国内目前还在追赶国外的步伐，其对国外的机械传动部分只能进行简单的模仿加工，这主要是因为国内机械加工方面的技术比较落后，导致无法生产出高精浙江工业大学硕士学位论文度和高质量的产品；在控制技术上与国外相比也存在较大的差距。国内泵制造企业基本还停留在低端产品上，重复制造、重复建设现象严重，产品结构不合理，高科技高附加值的产品偏少，其拥有的大部分机械加工设备仅具备手工控制功能，零件加工的精度无法满足高精度计量泵的要求。同时，在材料性能方面，国内类似的隔膜式计量泵与国外的同类产品相比较，其使用的隔膜材质略显不足，因此泵制造企业向“新、精、专、特”方向发展是今后的必然趋势，将发展重点放在制造特种、高科技、高附加值、高性能的产品上，并向节能环保型泵类产品、国家重点项目所需的产品发展，而在控制技术方面的发展也是十分有必要的，好的控制方法可以提高计量的精度。随着科学技术的发展和社会生活水平的不断提高，计量泵正不断扩大其应用范围，已然成为国民经济的重要组成部分，是各个行业生产的必需品。计量泵结构设计如今已经模块化，其设计相当方便快捷，针对用户不同场合、不同配置的应用要求，生产厂商只要选择合适的调整模块进行组合，就能满足他们各自的需求。不过，计量泵的技术含量和技术要求亦随科学技术的发展日渐苛刻，人们开发计量泵已经不仅仅是着眼于材料方面的提升，更加重要的是在技术上改良控制方式，研制出精度更高、功能更全、控制更加智能化的计量泵∞１。１．３课题研究的目的及意义同时，本课题提出对隔膜计量泵的变频调速进行优化控制来达到动态补偿的目的，在当今来说具有重要的现实意义。随着社会发展的进步和人民生活水平的提高，人们渐渐开始重视地球环境的保护，可持续发展的战略更是深入人心，对于资源的再生和循环利用己然成为全世界奋斗的共同目标。首先，在提倡节能减排和低碳经济的今天，能源资源日趋紧张，各种耗能产品的生产不得不把节能高效作为生产的指标之一。变频调速控制技术在这节能方面具有得天独厚的优势，其节能效果显著。因此，在隔膜计量泵控制中应厍变频调速技术是工业生产发展的必然趋势，对变频调速进行优化控制是非常有必要的，且具有重要的节能意义。其次，采用先进的控制理论与技术进行控制，增加隔膜计量泵抗扰动性和自适应浙江工业大学硕士学位论文能力，符合计量泵向更精确更复杂控制发展的趋势。而目前隔膜计量泵发展前景良好，以隔膜计量泵为研究对象，增加其技术含量，可以为企业带来实际的效益，具有实际的经济意义。１．４模糊控制技术从最初美国的Ｚａｄｅｈ教授在１９６５年创建了模糊集合理论，到英国的Ｅ．Ｈ．Ｍａｍｄａｎｉ在１９７４年成功将模糊控制应用在锅炉和蒸汽机控制上【ｌ…，这一实际工程的成功应用标志着模糊控制迈出了迅猛发展关键的一步，使得模糊控制在随后的四十多年里在生产中广泛应用。毋庸置疑，目前模糊控制技术已成为现代化社会智能控制领域中最具实际意义的一种智能控制方法，在工业自动控制领域、图像处理和文字识别领域、人工智能领域、气象分析领域、航空航天领域、家用电器自动化领域、决策评价等诸多领域与行业中解决了许多传统控制方法无法解决或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成引１１Ｊ。１．４．１模糊控制的特点模糊数学是模糊控制的基础，其意义并不是说要把数学变得模糊，而是利用数学的方法来对客观世界中的模糊现象进行描述，去揭示客观事物的本质及规律。通过模糊数学，将经典数学与充满模糊性的现实世界联系起来。模糊控制正是对模糊数学的应用，其本质是由专家构造语言信息并将其转化为控制策略的一种系统的推理方法【ｌ２１。从广义上来讲，模糊控制通过模糊推理的方式来模仿人的思维，对那些难以建立精确数学模型的被控对象进行控制，是一种将模糊数学与控制理论相结合形成的智能控制。以下是模糊控制的几条突出特点：（１）模糊控制主要是建立在现场操作人员的经验的基础上，在进行控制系统设计时，可以不用知道被控对象的精确的数学模型，实现简单、容易理解；（２）模糊控制算法以语言变量的形式来描述操作人员过程控制的成熟经验，其意义不仅仅是模仿人进行系统控制，而且还起到了避免一些不利的人为因素影响如疲劳、生病等，使得控制的效果大大增强；（３）基于模糊控制的控制系统鲁棒性强，即使在非线性、时滞系统上也能执行有效的控制，其适应性很强；（４）具有一定的智能，随着模糊控制的控制规律不断增加，其效果完全能考虑到人脑去判断过程控制中出现的各种情况，且它永不疲劳，只要规则正确，４浙江工业大学硕士学位论文就可以完成更复杂更精准的控制。１．４．２模糊控制的现状目前，模糊控制的研究主要是在对控制器的研究、开发，在实际过程控制的应用等方面。研究过程中，模糊控制和其他智能控制技术相互结合或相互融合，产生了多种控制方法，主要有模糊ＰＩＤ控制、变结构模糊控制器、参数自整定模糊控制、模型参考自适应控制、自适应模糊控制、模糊控制与神经网络的融合、模糊控制与遗传算法的融合、专家模糊控制等等ｉ１３ｌ，下面将介绍其中几种控制：（１）模糊ＰＩＤ控制（Ｆｕｚｚｙ―ＰＩＤＣｏｎｔｒ０１）。模糊Ｐ１Ｄ控制的实质是将模糊技术与普通ＰＩＤ控制结合起来实现非线性系统的智能控制，利用ＰＩＤ控制来提高系统控制精度，消除系统快达到稳态时可能出现的震荡和稳态误差，来增强系统的稳态调节性能。ＰＩＤ控制的基本规律有３个：比例（Ｐ）控制，积分（Ｉ）控制和微分（Ｄ）控制；一般来说，在各种应用场合这几种控制规律是组合起来运用的，如比例积分（ＰＩ）控制、比例微分（ＰＤ）控制和比例积分微分（ＰＩＤ）控制。通常模糊控制与这三种控制进行结合形成Ｆｕｚｚｙ．ＰＩ控制、Ｆｕｚｚｙ．ＰＤ控制和Ｆｕｚｚｙ―ＰＩＤ控制，同时运用各种方法来获得模糊控制器所需的量化因子和比例因子与ＰＩＤ控制中ＫＰ、ＫＩ和ＫＤ因子的关系式。模糊ＰＩＤ控制通常有串联控制结构、串级控制结构、并联控制结构和双模糊控制结构这几种系统结构形式。（２）白适应模糊控制。自适应模糊控制也叫做语言自组织模糊控制器（ＳＯＣ），是一种在线调整的控制器，这类控制器是基于自适应理论进行设计的。在系统实时运行过程中，能够在线对各种柜关参数实旋调整，使得系统处于最优状态。（３）专家模糊控制（ＥＦＣ，ＥｘｐｅｒｔＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒ０１）。专家模糊控制最早是由Ｒ．Ｍ．Ｔｏｎｇ在１９８４年提出的，那年他发表的关于模糊控制系统展望的论文提出了这一新概念。专家模糊控制系统结合了专家系统技术和模糊控制技术，通过将专家系统技术运用到模糊控制中来进一步提高模糊控制器的智能水平。专家模糊控制不仅保持基于规则的方法带来的价值，矛ＨｆｆｔＪ用模糊集处理产生的灵活性，而且还结合了专家系统技术的表达方面、利用知识方面的优势，主要体现在专家系统技术对更多方面问题的考虑，如知识是由什么组成的，怎么去组织和表达，如何正确地运用知识等。专家系统对于知＜浙江工业大学硕士学位论文识的多层次结构及其分类，利用这些知识来实现推理的计算机组织十分重视。（４）模糊控制与神经网络的相互融合。神经网络对于周围环境的改变有很好的自适应学习能力，因此，通过神经网络优秀的学习能力去获取周围环境的变化，来修正模糊控制器中的模糊规则和隶属度函数。目前，己有人基于该理论的神经模糊系统进行建模仿真，可以很好地对自适应噪声消除，其仿真结果显示该方法控制过程简单，鲁棒陛好，控制性能高¨４｜。１．５１．５．Ｉ主要内容本课题依托浙江省重大科技专项计划项目“计量泵专用大功率数字变频器及其网络监控关键技术研究”，研究对象为隔膜计量泵系统，其动力驱动装置为三相异步电机。在分析隔膜计量泵的工作原理的基础上，选用了模糊ＰＩ控制技术作为调速系统的控制策略。接着，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建了整个调速系统的仿真模型，仿真结果表明采用模糊控制器的调速系统具有更好的启动、加速和调速性能。系统的硬件设计围绕强弱电分离的思想设计了控制板和驱动板，控制板上的微控制器选用Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司生产的具有高速运算能力的１６位电机专用数字信号处理器，并运用模糊ＰＩ控制和ＳＶＰＷＭ调制和变频调速等技术进行程序设计，驱动板则选用三菱的ＤＩＰ―ＩＰＭ实现逆变，从而进行隔膜计量泵控制系统的开发。１．５．２主要创新点和特色本课题以隔膜计量泵的三相异步电机为研究对象，基于非线性模糊ＰＩ控制技术对变频调速进行优化控制来实现动态补偿，主要的创新点和特色有以下几个方面：１．由于隔膜计量泵的流量计量受不同转速和出口压力影响而会出现误差，本文提出通过插值法来逼近实际的流量误差值，该方法不用测量所有不同的的转速和出口压力的流量数据，只需测量部分典型值，就能够根据插值法来调整数值，提高了流量的计量精度；２．将非线性模糊控制技术和ＰＩＤ控制技术运用到隔膜计量泵控制系统中，利用两者的优势设计控制器，并根据这一原理搭建系统仿真模型，结果直观地显示出带模糊ＰＩ控制器的系统响应速度快，调节时间大大缩短，还有效６浙江工业大学硕士学位论文地减少了系统的超调量，使系统的动态性冶邕得到很大提高；３．利用变频调速的思想，该方法不仅控制简单，还可以提高电压的利用率，避免了不必要的损耗，有效降低了工作过程中的能耗。浙江工业大学硕士学位论文第２章隔膜计量泵工作原理及控制策略摘要本章主要分析隔膜计量泵的结构，工作原理及其流量特性；接着描述了ＰＩＤ控制算法的原理和不足之处，重点介绍增量式ＰＪＤ控制算法；然后提到了模糊控制器的相关知识，阐述了模糊ＰＩ控制器的设计思想；最后还提到了ＳＶＰＷＭ调制原理。２．１隔膜计量泵的工作原理２．１．１隔膜计量泵的结构及原理隔膜计量泵主要由三部分组成：电机、传动机构和泵头。减速机是一种传动机构，通过利用齿轮转换速度，将电机的回转数降下来，减到所需的回转数，从而得到较大转矩。通过该减速机便把电机所产生的旋转运动转变成了柱塞的往复运动【１６］。图２．１中的柱塞３和隔膜４实际上是相连接的，这里为了更加形象地描述工作原理而把它们分开。隔膜４的凹变化和凸变化是随着柱塞３的往复运动产生的，这种交替的变化能够使得泵缸内的压强进行改变，当压强减小时，从下面吸进流体，反之则从上面排出流体【１７ｆ。流体出口５流体出口阀６流体入口阀７流体入口８图２．１隔膜计量泵工作的原理浙江工业大学硕士学位论文从以上的分析我们可以想到，若是流体出口５或流体入口８的压力是不稳定的，时刻发生着变化，那么流体流入流出的流量值可能就会随之发生变化，从而导致我们对流量的统计不正确。除了压力方面可以直接造成影响外，若流体它本身就不是均匀的，这也会给统计带来误差。这样一来，我们设计的控制系统就需要根据这个变化去对控制信号进行相应的改变。目前而言，模糊控制对于这样一个非线性变化的系统有良好的控制效果，因此２．１．２隔膜计量泵的流量特性隔膜计量泵的流量调节不仅可以进行手动调节，也可以进行自动控制；而且既可以在停止的时候进行调节，又可以在运转过程中进行调节。一般来说，在泵的使用范围内（即２０％－－１００％泵的最大流量），泵的计量精度约为１ｏ／ｏＮ２％［１８１。对于隔膜计量泵流量的计量是通过上一节描述的隔膜做一次凹凸变化排出的体积Ｖ进行统计的，令隔膜的面积为Ａ，冲程的长度为Ｌ，冲程的频率为Ｆ，则有以下公式成立：Ｖ０（２Ａ?Ｆ－Ｌ（２．１）也就是说，隔膜计量泵隔膜一次凹凸变化所流出的体积Ｖ跟冲程长度Ｌ、冲程频率Ｆ成正比，改变冲程的长度或者改变冲程的频率技能调节流量的输出【１９，２０］。作为往复泵的分支，隔膜计量泵的实际流量Ｑ小于理论流量Ｑ，其原因是多方面的：（１）泵吸入的流体有可能含有气泡；（２）当活塞进行换向时，由于泵阀关闭延迟一定的时间也可能造成流体的流失；（３）由于活塞杆、活塞环填料等器件存在一定的间隙，泵阀结构不严等都有可能会导致泄漏现象。隔膜计量泵的理论流量特性㈨曲线如图２―２所示：９浙江工业大学硕士学位论文婚ｊ蟋一～一厂一～一一一、一一一一…一一一一厂一一一一一一ＩＩ、！＼＼ｆ…一一一一一…～。严量习痧宽重量图２．２理论流量特性陆线但是，由于转速和出口压力不同会导致一定的流量误差，为了提高计量的精度，可采用以下方法来实现。我们知道泵的入１２１压力Ｐ．是由装置本身决定的，泵的出口压力见等于入口压力只加上压差Ｐ，这个压差等于泵的扬程Ｈ乘以介质的比重，其表达式为：Ｐ。＝Ｐｉ＋ｐ（２－２）Ｐ＝Ｐｇ乒（２―３）其中，见一～泵的出口压力，Ｐａ；Ｐ，一一泵的入口压力，Ｐａ；Ｐ一一压差，砌；ｐ一一流体密度，堙／聊３；ｇ～一重力加速度，ｍ／ｓ２：Ｈ――扬程，ｍ；当电机转速恒定时，出口压力增大则流量减少：在实际计量泵运行过程中，泵的出口压力见的值不是一个恒定的数值，针对不同转速和出口压力进行实验，获得大量实验数据：当电机转速大小为ｎ时，出口压力见的大小在ｐ一和Ｐ一之间波动，由压力波动带来的误差记作ＡＶ（Ｓ＇ｏ，＂），那么一次实际冲程排量Ｋ表示如下：矿＝形＋Ａｇ５，Ｐ口（２．４）其中，形为一次理论冲程排量。压力和转速是随工况不同而变化的，需要在不同转速和出口压力下检测得大量的实验数据，以保证对其进行合理的补偿；当然，我们不可能观察并记录所有不同转速和出口压力波动及其造成的误差变化，将这些数据离散化，做成表的形式写进程序，供程序根据不同转速和不同出口压力及其波动的变化查表做出相对应的补偿；而只需要记录一些表格端点上的转速和出口压力波动的误差值，当碰到１０浙江工业大学硕士学位论文表内无具体对应的误差值时，可以通过这些端点上的值用插值法计算误差，如图２―３所示。图２－３插值法计算实际流量已知出口压力为Ｐ。和转速为，ｚ。下的流量误差：勾Ｋ。，出口压力为Ｐ：和转速为门，下的流量误差为Ｋ，，出口压力为Ｐ。和转速为行：下的流量误差为Ｋ：，出口压力为ｐ：和转速为门：下的流量误差为％：，那么若想知道出口压力为Ｐｏ和转速为‰条件下的流量误差，可根据以上给的条件来进行计算得出。假设出口压力为Ｐ，和转速为‰条件下的流量误差为Ｋ。，出口压力为ｐ：和转速为，％条件下的流量误差为Ｋ。，则容易获得以下等式：一＝一－，２２一刀１坨２一胛ＯＫ：一Ｋ。Ｋ：一Ｋ。！；二！！：！！二！！一％２一砭１圪２一Ｋ。（２―５）竺：二旦：竺！二竺Ｑ．吃。一Ｋ。砭。一％可得Ｋ（Ｋ２－－Ｙｐ（形’７）ｏ＝Ｖ１Ｔ（２―６），２２一朋ｌ％。＝％：一（Ｋ：一Ｋ，）（船：一‰）（２．７）心一－％％＝％：一（Ｋ。一Ｋ。）（ｐ：一Ｐｏ）（２―８）Ｐ２――９１从式（２．８）即可得出口压力为风和转速为，７。条件下的流量误差％。１１浙江工业大学硕士学位论文２．２模糊ＰＩ控制器２．２．１ＰＩＤ控制算法ＰＩＤ控制算法是现代工业控制领域中最常用的一种算法，该算法原理简单、稳定可靠，且使用方便。下面将介绍一个使用数字ＰＩＤ控制器瞳２１的系统，其主要是针对电机的速度进行ＰＩＤ控制，原理如图２―４所示：图２―４ＰＩＤ控制器图２―４中的ｒ（ｆ）表示系统设定的电机转速值；ｃ（ｆ）表示对实际的对象进行检测所得到的电机转速值；ｅ（ｆ）便是，（ｆ）与ｃ（ｆ）之间的误差，作为ＰＩＤ控制器的输入量；甜（ｆ）表示ＰＩＤ控制器的输出量，整个过程可用下式进行描述：娴却㈣＋等扣）＋Ｋｊ，Ｔｄ堕笋尘防９，在式（２－９）中，Ｋ，代表的是ＰＩＤ控制中的比例Ｐ系数，主要用于ＬＬｆｆＩＪ调整；ｚ代表的是积分时间常数，主要用于调整积分作用的强弱；乃代表的是微分时间常数，主要用于调整微分作用的强弱。增量式ＰＩＤ控制算法可由式（２－９）推导得到，由式（２－９）可以知道控制器的第ｋ一１个采样时刻的输出值为：ｍ－１）却旷１）＋等》屿乃螋产（２＿ｌｏ）将式（２－９）与式（２―１０）相减可得：△甜（尼）＝甜（尼）一甜（尼－１）＝ＫＡ嗽ｈ旷１）］＋竽砸）＋Ｋ乃业等幽型浙江工业大学硕士学位论文＝（Ｋｐ＋Ｋ＋局）Ｐ（尼）＋（一Ｋｐ一２Ｋｄ）Ｐ（七一１）＋髟ｅ（ｋ一２）（２―１１）令式（２―１１）中的系数为：Ａ＝（Ｋｐ＋Ｋ＋髟），一Ｂ＝一（Ｋｐ＋２Ｋｄ），Ｃ＝Ｊ‘由此可得增量式ＰＩＤ控制算法公式为：ｆａｕ（ｋ）＝Ａ?Ｐ（足）－Ｂ?ｅ（ｋ一１）＋Ｃ?Ｐ（尼一２）１“（尼）：“（尼一１）＋Ａ“（尼）（２－１２）增量式ＰＩＤ控制算法不用去计算控制量的绝对值，只要知道控制量的增量即可；通过式（２―１２）能够得出，当采样周期疋一定时，若参数Ａ、参数Ｂ和参数Ｃ的值确定，那么我们就可以通过测量前后３次的误差，来计算控制量的值。该方法计算量小，因此增量式ＰＩＤ控制算法在实际中被广泛应用。虽然增量式ＰＩＤ算法计算简单，应用广泛，但当被控对象具有很大的时变性和非线性时，ＰＩＤ控制就显得力不从心，最明量：的表现是在某一状态下测试确定为最优的一组ＰＩＤ参数在另一种状态下却不一定是最好的，甚至可能是最差的，因此普通ＰＩＤ控制不能满足实时控制系统的动态要求。而模糊控制的核心是模糊控制器，是模糊数学在控制系统上的应用，它是基于模糊集合理论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理所形成的一种非线性智能控制㈤，其基本原理如图２．５所示：图２．５模糊控制器的基本原理首先，对被控对象的某个参数进行采样处理，将得到的值与系统给定的值相比较，计算得出误差Ｅ；接着对该误差数值实施模糊化处理，转换成模糊量；然后，就可以根据模糊控制规则对其实行模糊决策，获得模糊控制量，整个过程可用下浙江工业大学硕士学位论文式来表示：“＝ｅ。Ｒ（２．１３）式（２．１３）中ｅ表示误差Ｅ的模糊向量，Ｒ表示模糊控制规则，ｕ表示获得的模糊控制量。最后，对于这个产生的模糊控制量ｕ，需要进行解模糊化操作，转变成一个确定的值，如此系统才能对其进行处理，从而来实施对被控对象的控制。整个模糊控制的实现就是参照上面所描述的流程，不断进行采样、处理转换、输出控制‘２４１。２．２．３模糊控制的结构模糊控制器的内部结构豳如图２－６所示：图２－６模糊控制器的内部结构１．模糊化接口模糊化接口主要是对模糊控制器输入的确定量按照模糊化等级来进行模糊化，转换成一个模糊矢量，使其能被模糊控制器运用。例如，在区间［一６，６］将输入量模糊化为７级，可表示为：在一６附近称为负大，记做ＮＬ；在一４附近称为负中，记做ＮＭ；在一２附近称为负小，记做ＮＳ；在０附近称为零，记做ＺＯ；在２附近称为正小，记做ＰＳ；在４附近称为正中，记做ＰＭ；在６附近称为正大，记做ＰＬ。２．数据库浙江工业大学硕士学位论文数据库主要是对输入变量和输出变量的隶属度的矢量值进行存储，它是进行模糊化、模糊推理、解模糊的必备知识。如果论域是一个连续域，则为隶属度函数。３．规则库规则库主要是用于存放所有的模糊控制规则，为推理提供控制规则。模糊控制器的规则的建立是在专家知识或工作人员的操作经验基础上实现的，它模仿人的思维、处理形式来实施直觉推理。一般来说．模糊规则是由多个关系词如ｉｆ―ｔｈｅｎ、ａｌｓｏ、ｅｌｓｅ、ｏＦ、ａｎｄ等连接而成，这些关系词需要经过“翻译”才能够把模糊规则给数值化。当某个模糊控制器的输入变量有两个，分别为误差ｅ、误差变化ｅｃ，所对应的语言变量为Ｅ和ＥＣ，那么对于控制变量Ｕ，我们就可以根据输入变量的大小变化而执行不同的输出设定，举一条简单的模糊规则：为例：ｉｆＥｉＳＮＬａｎｄＥＣｉＳＮＬｔｈｅｎＵｉＳＰＬ这条语句表示当误差ｅ负大，误差变化ｅｃ负大时，设定的控制量也要是负大。４．推理机推理机的功能是在模糊控制器中根据输入的模糊量，通过模糊控制规则完成模糊推理，求解模糊关系方程后，获得模糊控制量。模糊控制规则实际上就是所谓的模糊决策，反应了人们在过程控制中积累的：噪作经验。５．解模糊接口解模糊接口也可叫做模糊判决，模糊推理所获得的结果是一些模糊值，不可以直接用作被控制对象的控制量，解模糊接口的作用正是将这些模糊值进行转换成能够被系统使用的精确的值，即把数值从模糊空间映射到清晰空间去。实质上解模糊就是通过模糊推理所得到的模糊结果，来计算得出最能反映控制方式的实际数值分布瞳…，目前常用的原则有以下几种：（１）选择隶属度大的原则：该原则实时性好、简单易行，但是其包含的信息量较少；（２）加权平均原则：对输出的模糊集合所包含的信息进行了充分的利用：（３）中位数判决原则：根据隶属度函数曲线和横坐标围成的面积，平均分成两部分，求出这个分界点所对应的论域数值，并将其作为判决输出。浙江工业大学硕士学位论文２．２．４模糊ＰＩ控制器的设计（１）当ＩＥｌ较大时，应当加快系统的响应速度，Ｋ，取较大的值，同时需要对积分加以控制，因此Ｋ，：０；（２）当ｌＥｉ，ｕＩＥＣＩ中等大小时，为了使系统超调量减小，Ｋｐ取较／Ｊ、的值，■取适当的值，从而保证系统的稳定和响应速度：（３）当ＩＥＩ较小，这表明系统快接近所设定的值，应当增加Ｋ，、Ｋ１的值来使系统稳态性能增强。此时，若ＩＥｃＩ较大，可适当减小Ｋ，值，若ｌＥＣＩ较小，则应适当增大Ｋ，和Ｋ，值（２７１。根据上述原则建立的模糊ＰＩ控制器与传统的ＨＤ控制器相比，具有更快的响应和更小的超调，不仅对过程参数的变化不敏感，而且能够克服各种非线性因素的影响例。其控制器原理结构如图２．７所示：图２．７模糊ＰＩ控制器原理图２―７中的厂（庀）表示的是系统想要达到的电机速度值，ｃ（七）表示从对象上实际测得的电机速度值，Ｐ（七）则表示，．（意）与ｃ（后）的两者之差，“（足）表示模糊ＰＩ控制器的输出控制量，由式（２一１１）可知本控制器中控制量的增量为：Ａｕ（ｋ）＝“（尼）一ｕ（ｋ一１）＝耻㈣叫㈣＋竽砸）＝（盔０＋Ｋ）Ｐ（七）一Ｋｅ（ｋ一１）（２―１４）采用模糊控制规则，根据误差信号Ｈ和误差信号变化陋Ｉ的不同情况，来调整浙江工业大学硕士学位论文输出，最终使得系统获得最佳控制，提高系统的性能。２．３ＳＶＰＷＭ调制２．３．１ＳＶＰＷＭ介绍ＳＶＰＷＭ（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，空间矢量脉宽调制）的中心思想是把三相对称正弦波电压进行供电时三相对称电动机定子形成的理想磁链圆作为参考标准，通过三相逆变器开关高频切换所输出的ＰＷＭ波来形成实际磁链矢量，去模仿逼近该参考磁链圆。如果想合成某个矢量，要用到离这个矢量最近的两个基本矢量，也就是说任意一个矢量都可以用靠近它的两个基本矢量去表：示，而每个基本矢量的作用大小由其作用时间长短来决定。也就是说，通过不同的时间比例对基本矢量进行控制，达到合成所需电压矢量的目的，同时保证所生成的电压波形是近似等效于正弦波的。在异步电机的驱动过程中，矢量方向一直在连续变化，所以我们需要不停地去计算矢量的作用时间。为了处理器计算的简便，一般定时去计算两个基本矢量作用的时间，如每隔０．１ｍｓ进行一次计算。如果计算得出的两个作用时间相加小于定时时间０．１ｍｓ，那么剩下的时间可根据情况插入合适的零矢量。这一过程的处理，所得到的合成的驱动波形类似于ＰＷＭ，因此我们还是把它叫做ＰＷＭ，又因为这种ＰＷＭ的产生是在电压空间矢量的基础上合成，所以称其为ＳＶＰＷＭ。当三相电压对三相异步电机的定子绕组进行供电时，其定子电压方程式为：驴Ｒ，ｉｓ－Ｆ等（２－１５）其中，在电机以不低的速度运转时，可忽略定子电阻压降所占的成分，则式（２―１５）可表示成式（２―１６）的形式，从中容易看出定子的合成电压和其所合成的磁链矢量的近似关系。驴华或ｇｓ≈ｈｄｔ３（２―１６）出ｊ５而定子磁链矢量的方程式为：虮＝∥Ｐ’【ｑ７＋纠（２―１７）其中，沙表示定子磁链矢量的幅值，妒表示定子磁链矢量的空间角度。通过对式（２―１７）求导可得：浙江工业大学硕士学位沦文驴采沙帅，］＝州Ｐ小呼叫（２＿１８）从式（２―１８）我们可以看出，磁链幅值ｙ的：大小等于生的大小，“．，的方向ｑ与磁链矢量的方向正交。当定子磁链矢量在空间旋转３６０度时，电压矢量也随之连续地按磁链矢量形成的磁链圆的切线方向旋转一周，因此这些电压矢量所形成的也是个圆，到此就能够把电机的旋转磁场轨迹问题转化到电压空间矢量运动的轨迹问题上来。２．３．２空间电压矢量ＰＷＭ原理普通的三相全桥逆变器由６个功率开关器件构成，如图２―８所示。由于同一桥臂的上、下桥臂的开关状态互补，因此可用三个上桥臂的开关状态来描述逆变器的工作状态。ｌＧＢＴ×６图２－８三相全桥逆变器如果将上桥臂导通状态记为“１”，关断状态记为…０’，那么逆变器的开关状态就有８种，分别为巧（０００，匹（０１０），巧（０１１），一ｖ。Ｏｏｏ），一Ｖｓ（１０１），一／／６（１１０），巧（１１１），一Ｖｏ（ＯＯＯ）。其中，巧（１１１）和Ｆｏｏ（ＯＯＯ）被称作零矢量，因为这两种开关状态在电机驱动中不会产生有效的电流；而另外６种开关状态则都是有效矢量。这６个有效矢量把３６０度的电压空间分为６个扇区，相互之间的相位差为６０度，便形成了一个正六边形的空间电压矢量图，如图２―９所示。通过这６个有效矢量和２个零矢量，可以合成任何一个３６０度内的矢量。浙江工业大学硕士学位论文Ｉ圪（ｏｌｏ）一’圪（１１０）８一／坐Ｋ倒ⅪＥ（０１１）／／＼／Ｉ＼～巧（１１１）＼／瓦（ｏｏｏ）博（１００）…一＇－（Ｚ过≮∥Ｖｌ（００１）。Ｖ。―ｓ―（１ＯＩ）图２－９空间电压矢量图当需要合成某个输出电压矢量，就根据该矢量落到的扇区情况，由两个相邻电压矢量作用一定的时间来合成得到。若两个作用时间相加不足参考矢旋转一周的时间，则需要插入零矢量进行补偿。下面我们就以合成的输出矢量落到第一扇区的情况为例，来对ＳＶＰＷＭ的基本工作原理进行分析。如图２．１０所示，在第一扇区中，合成的电压矢量瓦通过第一扇区相邻的两个基本电压矢量瓦和眨来组合构成。假设定义一个开关周期时间为丁，瓦的作用时间为瓦，瓦的作用时间为瓦，零矢量的作用时间是瓦，０表示合成的电压矢量与第一扇区的起始边所形成的夹角。圪（ｏｌｏ）一Ｉ｛’Ｖ６（１１０）８一％（０１１）八∥ｊ瓤稳、巧（１００）…’｝（Ｚ≮弋丝图２一ｌＯ第一扇区算法实现图由伏秒平衡原则可得：浙江工业大学硕士学位论文巧一Ｔ丁４Ｖ。＋等瓦＝等％＋争％Ｐｊ－；一Ｔ丁４Ｕｄ＋了Ｔ６虬ｃ。ｓ；＋牟％ｓｉｎ詈（２－１９）％＝％ｃｏｓ０＋ｊＵｒ矿ｓｉｎ０（２－２０）令式（２―１９）与式（２－２０）中的实部与实部相等，虚部与虚部相等，解得：五＝等ｐ一萨１０（２－２１）疋：―Ｕ％一％ｓｉｎ三一风ｒｅｆ―Ｔ―ｓｉｎ―０：下２ｕ，－ｅｉＩ～＇一。。（２－２Ｓｉｌｔｔ）。因为Ｔ＝五＋瓦＋Ｔｏ，所以可以计算得到零矢量的作用时间Ｔｏ为：瓦＝等（ｃｏｓ臼＋万１ｓｉｎ刁（２－２３）从式（２―２１）、式（２―２２）和式（２―２３）可易：看出，只要知道所要合成电压矢量的幅值甜耐和估计角０便能够确定作用时间的长短，不过其作用时间的顺序仍是未知的。因此，我们可以自己安排各个作用时间的顺序来实现ＳＶＰＷＭ。一般来说，基本矢量和零矢量的顺序安排以开关损耗小、谐波分量小为基本原则㈣，不仅仅是减少开关变换的次数，而且要尽量降低谐波分量，使得ＰＷＭ输出对称的波形。下面将介绍零矢量的两种安排‘３０１。方法一、零矢量集中放置按照左右对称原则，把电压矢量瓦和眨这两个基本矢量的作用时间五和Ｔ６平均分成两份，分别放在整个开关周期的头部和尾部；对于零矢量，不将其作用时问进行拆分，而是全部放在中问部分，同时零矢量的选择根据开关次数最少的原则来进行，具体如图２―１１所示。在图２―１１（ａ）中，首先先由巧作用，接着疋Ｅ［－－ｙ，作用，考虑到一Ｖｌ对应的开关状态是００１，坟对应的开关状态是１０１，那么零矢量应选用开关状态为１１１的巧才能使得开关次数最少，顺序为００１专１０１专１１１‘｝１０１－－）００１。同理，若先由Ｋ作用，接着是Ｋ作用的话，那么零矢量就应该选用开关状态为０００的％才能使开关次数最少，开关顺序为１０１专ｏｏｌ专０００专００１－－）１０１，如图２―１１（ｂ）所示。２０浙江工业大学硕士学位论文巧ｊ巧；巧Ｉ巧巧００１１０１１１１１０１【００１ｌ聂量ｌ瑟Ｖｏ０巧０１１熏１％］！ｉ广‰ｌ广―］；％广。■――］（ｂ）图２．１１零矢量集中实现法方法二、零矢量分散放置把零矢量平均分成四份，在整个开关周期的头部和尾部各放一份，而中间则放两份。其实现方法如图２―１２所示，把基本矢量瓦和厍的作用时间平均分成两份后，插在零矢量之间，首尾取开关状态为１１１的零矢量巧，中问取开关状态为０００的零矢量％。当系统处于低频工作时，控制周期变长，可非零矢量的时间又是一定的，那么相应的零矢量的作用时间将会变长，这种方法把零矢量进行拆分，平均地分配到非零矢量之问，可以起到有效抑制低速转矩脉：动的作用［３Ｉ】。‰―］Ｉ巧【圪■ｌＶｏ圪Ｉ圪ｊｖ７１１１１１０【１０００００１００１１０１１１“Ｂ］厂―■％］ｌ厂＿』图２－１２零矢量分散实现法电压空间矢量脉冲宽度调制虽然在每个小区间进行多次开关切换，不过每次开关切换只涉及一个桥臂，因此开关损耗小。而利用ＳＶＰＷＭ原理生成三相ＰＷＭ波，不仅计算简单，而且对于逆变器的直流侧电压利用率高。浙江工业大学硕士学位论文第３章调速系统建模与仿真摘要本章主要介绍了整个调速系统仿真模型的搭建过程，其电机模型的搭建是通过各个功能模块组合而成，并不是一个简单二阶、三阶或五阶的数学模型，如此一来仿真的结果比较直观，容易理解。同时还加入了模糊ＰＩ控制器，在仿真过程中，比较了两种调速系统的优劣，一种是该模期控制器与ＰＩ控制相结合的调速系统，另一种是只有ＰＩ控制的调速系统，结果表明采用带模糊控制器的调速系统具有更好的启动、加速和调速性能。３．１调速系统仿真模型搭建原理随着计算机数字控制技术的发展，交流变频调速以其高效、高功率因数和节能效果显著渐渐成为现代工业控制的主流【３２｜。许多复杂算法如矢量控制、自适应控制、变结构控制、直接转矩控制等在交流电机控制中的运用，使得其调速性能不断增强，已接近甚至在某些方面超越直流电机【３３ｌ。本课题研究的隔膜计量泵的动力驱动正是其中的一种交流电机一一三相异步电机，整个调速系统的设计思路是通过逆变器、整流电路、滤波电路等将频率固定的交流电源转换成频率连续可调的交流电【３４］。图３．１所示为三相异步电机调速系统仿真模型设计的框架：图３．１三相异步电机调速系统的设计框架从上图中我们会发现，对于电机主要检测电流和转速这两种参数。其中电流的检测可以只测量相电流乇的值和相电流乇的值，至于第三个相电流ｔ能够从式子２２浙江工业大学硕士学位论文ｊ。＋矗＋ｔ＝０中计算获得。接着按照矢量控制原理，通过Ｃｌａｒｋｅ变换和Ｐａｒｋ变换对三相静止坐标系下的定子电流‘、‘和ｔ实施转换，电流乞、电流ｆ６和电流ｆｃ这三个电流矢量中任意两个矢量的夹角为１２０度，但转变到两相旋转坐标系上后，ｄ轴上的是电流矢量‘，ｑ轴上的是电流矢量ｉｑ，两者间的夹角为９０度。该转变使得我们可以像控制直流电机那样去控制三相异步电机的运转，实现起来简单方便。其中，电流矢量‘的作用是控制三相异步电杪。的转子磁链，电流矢量‘的作用是控制三相异步电机的转矩。系统最初需要设置想要达到的转速０９‘的值，设定好参考的磁链沙＋的值，通过比较其与实际测量得丑的电机转速值的误差，经磁链估计器、磁通调节、转速调节和转矩调节等模块可得电流ｆ：和昏然后电流ｉ：和‘在Ｐａｒｋ反变换和Ｃｌａｒｋｅ反变换之后得出三相电流值不‘和Ｃ。最后电流控制器比较ｌ‘ａ、‘和《和实际测量得到的‘、‘和ｔ来输出６路ＰＷＭ控制信号，实现三相异步电机的控制工作１３川。３．２仿真模型的搭建浙江工业大学硕士学位论文从上图我们可以看出，整个调速系统包括各种模块，从右下角开始按逆时针顺序，主要有Ｃｌａｒｋｅ、Ｐａｒｋ、ＦｌｕｘＣａｌｃｕｌａｔｏｒ、ｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒ、Ｉｓｑ木ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ、ｆｌｕｘｒｅｇｕｌａｔｏｒｌＲｅｖ―Ｐａｒｋ、Ｒｅｖ―Ｃｌａｒｋｅ、ＰｕｌｓｅｓＧｅｎｅａｒｔｏｒ，ＵｎｉｖｅｒｓａｌＢｒｉｄｇｅ、ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭａｃｈｉｎｅＳＩＵｎｉｔｓ和ＭａｃｈｉｎｅｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＤｅｍｕｘ，其中ＵｎｉｖｅｒｓａｌＢｒｉｄｇｅ、ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭａｃｈｉｎｅＳＩＵｎｉｔｓ和ＭａｃｈｉｎｅｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＤｅｍｕｘ是直接从软件自带的模块中拿来用的，而其他模块则是在电机的数学公式的基础上搭建起来的，具体数学原理及搭建的仿真结构将在以下进行详细：介绍。（１）Ｃｌａｒｋｅ主要完成Ｃｌａｒｋｅ变换的功能，把三相异步电机的电子电流矢量‘、‘和‘，转变成电流矢量屯和‘，其具体数学关系的公式如下：ｌ一三一１卧后２２ｏ鱼一笪（３．１）２２图３―３所示为根据该公式搭建起来的原理图：图３－３Ｃｌａｒｋｅ子模失主要完成Ｐａｒｋ变换的功能，把电流矢量屯和＋名转变成电流矢量‘和‘，其具体数学关系的公式如下：［芝］＝．一ＣｓＯｉＳｎ０臼ｃｓ。ｉｎｓ０臼．Ｊ］。［彩／。］ｃ３．２，图３―４所示为根据该公式搭建起来的原理图：２４浙江工业大学硕士学位论文（！．卜ｕ［１ｒｃｏｓ（ｕ【３１）＋ｕ【２ｒｓｉｎ（ｕ［３］）ｌａｌｐｈａ．峪ｅｔａＣ￡卜一ｕ［１１。ｓｉｎ（ｕ【３】）＋ｕ【２】‘ｃｏｓ：ｕｐ］）Ｔｈ融ａ图３―４Ｐａｒｋ子模块（３）ＦｌｕｘＣａｌｃｕｌａｔｏｒ主要完成磁通估计的功能，计算∥（表示转子的磁链幅值）的数学公式如下所示：妙＝羔（。＝Ｌｒ／Ｒ）（３－３）转子磁链角０可由转速和转差角频率之和的积分来计算得到，其数学公式可表达如下：臼＝，（％缈＋％）衍（３－４）其中，ｒ／ｐＯ）表示电机的转速，能够直接测量得到；ｑ，表示转差频率，可由以下公式计算：国产盟ｑ，２二（３．５）（３―５）－ｆ，∥图３―５所示为根据匕述等式搭建的原理图：…型一。ＬｒＩｎｔｅａＬ――一ｒａｔｏｒ：毛与工图３－５ＦｌｕｘＣａｌｃｕｌａｔｏｒ二Ｆ模块（４）ｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒ主要实现转速调节的功能，通过比较系统设定的转速值与实际测量得到的电机浙江工业大学硕士学位淦文转速值这两者之差，并根据这个误差的大小进行模糊判别，输出相应的转矩巧。图３－６所示为依据此原理搭建的原理图：图３－６ｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒ子模块（５）ｆｌｕｘｒｅｇｕｌａｔｏｒ主要完成磁通调节的功能，通过比较系统设定的磁链的值与实际测量得到的磁链的值这两者之间的差别，并根据该差别的大小实施模糊判别，输出相应的电流矢量己。图３―７所示为依据此原理搭建的原理图：司：骱门．ｍＨ：ｌ７Ｕ爿：伊飘～ｔｕｒａｔｉｏ。Ｈ．口Ｌ趾图３―７ｆｌｕｘｒｅｇｕｌａｔｏｒ子模块（６）Ｉｓｑ术ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ主要完成转矩调节的功能，其转矩电流的公式计算：ｔ江ｓｑ三毫（３－６）Ｌ３―６）ｎｐＬｍ炒＋图３―８所示为根据该公式搭建的原理图：２６浙江工业大学硕士学位论文图３－８Ｉｓｑ木ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ子模块（７）Ｒｅｖ―Ｐａｒｋ主要完成Ｐａｒｋ逆变换的功能，把电流矢量‘和‘转变成电流矢量屯和‘，其具体数学关系的公式如下：Ｃ｜｜一ｓｉｎ秒］ｒ－０］．０．％Ｓ∞洒口秒●●●●＿ｃｏｓ臼州（３－７）图３－９所示为根据变换矩阵搭建的原理图：：１）＇Ｉｓｄ。厂―一’ｕ［１】ｔｃ。ｓ（ｕ［３］｝ｕ【２］ｔｓｍ（ｕ［３］），―：？、。ｌｓａ’、【――?一Ｊｕ［１ｒｓＩｎ（ｕ［３］）＋ｕ［２］。ｃ。５（ｕ［３］）图３－９Ｒｅｖ．Ｐａｒｋ子模块（８）Ｒｅｖ．Ｃｌａｒｋｅ主要完成Ｃｌａｒｋｅ逆变换的功能，把电流矢量ｔ；和‘转变成电流矢量‘、‘和ｔ，其具体数学关系的公式如下：１０１压（３－８）２２１压２２图３―１０所示为根据该公式搭建起来的原理图：一Ⅲ，－－，ｑ－０５＂ｕ［１］＋０８６６＂ｕ［２］卜－１；≥一叫－０５＂ｕ［１］－０８６６＂ｕ［２］卜＿书≥―一卜啦江讪图３．１０Ｒｅｖ―Ｃｌａｒｋｅ子模块浙江工业大学硕士学位论文（９）ＰｕｌｓｅｓＧｅｎｅａｒｔｏｒ主要完成输出ＰＷＭ脉冲信号的功能，图３―１１所示为搭建的原理图：图３―１１ＰｕｌｓｅｓＧｅｎｅａｒｔｏｒ子模块３．３模糊ＰＩ控制器仿真模型的成功搭建为设计模糊ＰＩ控制器带来了很大的便利，上述图３－６、图３．７子模块的内部都有ＦｕｚｚｙＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，我们设计的模糊控制器【３６，３７，３８］的功能就是在这上面实现，具体设计如图３．１２所示。图３．１２模糊控制器的设计从图３．１２可以看出，设计的模糊控制器主要有两个输入变量和两个输出变量，其中ｅ表示误差，ｄｅ／ｄｔ表示误差变化，ＫＰ和Ｋ】为要输出的ＰＩ系数，图３―１３所示为详细的隶属度函数设计。。、。ｊ。‘意二，。二。。｜。。。。。。忡．。。一。ｏ．…１（ａ）误差ｅ隶属度函数（１））误差变化ｄｅ／ｄｔ隶属度函数浙江工业大学硕士学位论文。。＝。。ｏｏｋ毒”４ｏｕ∞ｕ劬№ｘＰ－ｏｕ∞“ｖ酬●№１廿４５５。。１。。。一ｏｏ。～。。”。。（ｃ）ＫＰ隶属度函数（（１）ＫＩ隶属度函数图３．１３隶属度函数的设计３．４仿真结果比较及其分析在仿真模型和模糊控制器设计完成之后，就需要对电机的各参数进行设置才能运行仿真。Ｋ表示额定电压，设置为２２０Ｖ；只表ｊ示额定功率，设置为５５０Ｗ；胛。表示极对数，设置为２；Ｒ表示转子电阻，等于３．２３９４；Ｒ表示定子电阻，等于４．２５００；￡，表示的是转子电感，等于０．６７０８Ｈ；Ｌ表示的是定子电感，等于０．６６３６Ｈ；ｋ表示互感，等于Ｏ．６５００Ｈ；Ｂ表示粘滞阻力系数，这里我们设置为零；Ｊ表示转子惯量，等于Ｏ．０２堙．所２。图３―１４所示为电机上的参数设定。图３．１４三相异步电机：参数设置接着，需要设置模糊ＰＩ控制器内的ＫＰ与ＫＩ的值，这里我们的ＫＰ取值为３，ＫＩ取值为０．５；而系统设定的转速ｍ‘的值为５０，磁链ｙ＋的值为０．９５，然后运行仿２９浙江工业大学硕士学位论文真［３９，４０］，得到的各参数波形如图３―１５所示。（ｅ）模糊ＰＩ控制下６路ＰＷＭ波形（ｉ）普通ＰＩ控制下６路ＰＷＭ波形（ｆ）模糊ＰＩ控制下电流曲线波形（ｊ）普通ＰＩ控制下电流曲线波形（ｇ）模糊ＰＩ控制下转速波形（ｋ）普通ＰＩ控制下转速波形（１）模糊ＰＩ控制下转矩波形图３．１５ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真磊；果比较浙江工业大学硕士学位论文整个过程三相异步电机从开始运转到运转平稳，其中带模糊ＰＩ控制器的系统各个参数波形图如图３―１５（ｅ）、图３．１５（ｆ）、图３．１５（ｇ）和图３．１５（ｈ）所示。图３．１５（ｆ）中的相电流的幅值一开始较大，等到转速稳定下来后其电流亦稳定在某个值。通过观察可以发现最初的电流幅值大概是稳定工作后的电流幅值的两三倍。一开始电流幅值大意味着电机的瞬态加速性能好．在０秒到０．０４秒这段时间内，转矩一直是加速增大的，三相异步电机的速度亦随着转矩增大而加快增大，即在该过程电机的加速度持续增加。接着在Ｏ．０４秒到Ｏ．０６秒这段时间中，三相异步电机的转矩值最大，并且波动范围小，所以电机转速加速度也近似不变，也就是说电机的转速在以一个恒定的加速度下持续增大。等到电机转速趋向于稳定的某个速度时，也就是图中的０．０６秒之后，电机的转矩在短时间内变成零，电机运转趋于稳定。调速过程表明电机在加速过程并无超调，调速结果十分理想，电机达到系统设定的转速值１４１Ｉ。图３．１５（ｉ）、图３．１５（ｉ）、图３―１５（ｋ）和图＝；．１５（１）所示为只用普通ＰＩ控制器的调速系统的各个参数波形图，其转速达到平稳运行状态所花费的时间约为０．２４ｓ，为带模糊ＰＩ控制器的系统所花时间的四倍，对比分析两者仿真运行的波形图可得，模糊ＰＩ控制器能够使电机更快达到设定的转速值，调速性能比普通ＰＩ控制器优越。浙江工业大学硕士学位论文第４章硬件部：兮设计摘要本章主要介绍隔膜计量泵控制系统的总体设计思路，阐述了选用的微控制器内部功能结构。重点详细描述根据设计思路所设计的硬件电路，为提高系统稳定性进行了两块电路板设计，分别为控制板弱电电路设计和驱动板强电电路设计，着重讲述了其中几个关键模块的设计。４．１控制系统总体设计思路控制板驱动板远程启停液晶界面Ａｃ占整流ｌ一滤波ｈ往！声光报警ＣＡＮ通信ｐＷＭ。型光里电ＩＰＭ＼液位检测接口卜Ｋ微控匍器＼／隔驱动―一禺模块模拟信号接口／／火ＩＪＩ▲▲◆１ｒ电流检澳转速检测图４―１隔膜计量泵控制系统总体结构根据上述的设计思想，将硬件电路的设计分成两部分，控制板的设计和驱动板的设计。其中，主控制板包含ＬＣＤ液晶显示模块、按键控制模块、ＣＡＮ通信模块３２浙江工业大学硕士学位论文和电流检测模块等，这些模块都仅需５Ｖ弱电供电就能工作，所以主控制板属于弱电电路设计；驱动板实际上就是ＩＰＭ模块，主要将交流电源整流滤波给逆变器供电，通过从主控制板接收ＰＷＭ脉冲信号来实现固定频率电源到可变频率交流电的转变，因此属于强电电路设计。这样的设计能很好地实现强弱电隔离，大大加强系统的稳定性。隔膜计量泵控制系统总体结构【４３］如图４．１所示。４．２微控制器控制系统选用的微控制器Ｈ４１是Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司生产的专门用于电机控制的芯片，型号为ｄｓＰＩＣ３０Ｆ６０ＩＯＡ，该器件是一种１６位的数字信号处理器（ＤＳＰ）。其ＤＳＰ引擎性能非常强大，主要有１个１７位×１７位的乘法器、２个４０位饱和累加器、１个４０位ＡＬＵ和１个４０位双向桶形移位寄存器。在单个周期内，至多能将累加器或任何工作寄存器中的数据左右移动１６位，使得内核的运算和数据吞吐能力得到极大的提升，最高工作速度可达３０ＭＩＰＳ。ｄｓＰＩＣ３０Ｆ６０ＩＯＡ具有成熟的电机控制ＰＷＭ模块，通过简单设置便能够产生多种同步ＰＷＭ输出，支持三相异步电机的控制应用，ＰｗＭ模块的具体特性如下：?具有８个ＰＷＭ输出通道，即４个ＰＷＭ发生器，每个发生器都有两个输出引脚，而每个配对的输出引脚都是互私的，当然也可以单独使用其中一个输出引脚；?具有硬件死区时间发生器，对于互补模式可方便调整死区时间参数；?可通过器件配置位来设置输出引脚的极性；?可以设置多种输出模式，如边沿对齐模式、中心对齐模式、带双更新的中心对齐模式和单事件模式等；?可以对ＰＷＭ输出引脚的寄存器进行手动改写；?可以对占空比更新进行配置，设置为立即更新或者与ＰＷＭ同步；?有硬件故障信号输入引脚，可进行编程处理；?具有特殊事件触发器，可用作同步ＡｄＤ转换；?可单独是能８个ＰＷＭ输出通道的任意一个。隔膜计量泵控制系统只要求６路ＰＷＭ脉冲信号来控制三相异步电机，以上描述的ＰＷＭ模块功能丰富，各种寄存器配置齐全，完全可以满足控制系统在控制过程中的各项要求。浙江工业大学硕士学位论文ｄｓＰＩＣ３０Ｆ６０ＩＯＡ总共有８０个引脚，是一款特殊的数字信号处理器，拥有增强型闪存程序存储器、数据ＥＥＰＲＯＭ存储器，可以在软件控制下自行再编程。其程序存储器字节数和指令数大小分别为１４４ＫＢ和４８ＫＢ，ＳＲＡＭ的空间大小为８ＫＢ，ＥＥＰＲＯＭ的空间大小为４ＫＢ，能够满足绝大多数电机控制应用的程序设计对程序空间、数据空间的要求。ｄｓＰＩＣ３０Ｆ６０ＩＯＡ器件具有２个ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ】ｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ，控制器局域网）模块，可用来与其他ＣＡＮ模块或者数字信号控制器进行通信。该接口是一个串行接口，其协议的设计允许在恶劣的环境（如噪声等）下也能正常通信，实现ＢＯＳＣＨ规范定义中的ＣＡＮ２．０Ａ和ＣＡＮ２．０Ｂ协议。同时，ＣＡＮ模块还支持协议的ＣＡＮ１．２、ＣＡＮ２．０Ａ、ＣＡＮ２．０ＢＰ}