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本文分为上下两篇，上篇为基于MSP430F5418单片机的压电开关式阀门定位器硬件研制以及压电比例式阀门定位器控制算法研究，下篇为基于MSP430F6736单片机的实验装置研制。整篇论文是作者在读研期间的学习和工作的总结。虽然前者用于工业控制，后者用于高校实验教学。但是，就技术层面而言，它们均是围绕信号的采集、控制、传输和显示。气动调节阀是过程控制系统的重要组成部分，被广泛应用于化工、制药、材料和电力等行业。阀门定位器作为气动调节阀的核心部分，以实现气动调节阀的稳定、精确以及快速的控制。压电式阀门定位器以其低耗气量、使用寿命长被广泛应用。本文上篇的一部分工作是针对压电开关式阀门定位器，研制了基于TI公司超低功耗单片机MSP430F5418的两线制智能阀门定位器硬件系统。课题组在研制的硬件系统上，实现了带反向PWM控制的五步开关法，对多种阀门进行控制实验，取得了较好的控制效果，并利用MATLAB的GUI设计了上位机通讯界面，实现了上位机监测阀门定位器的控制效果以及上位机控制阀门的功能。本文上篇的另一部分工作是针对压电比例式阀门定位器，研究了控制算法。分析了一种比例式压电阀的特性，在一定电压范围内，其进气口和排气口随着控制电压的不同而呈现出不同的开口大小。针对阀的这种特性，并考虑到气动执行机构的非线性特性，提出一种控制算法，并给出了控制过程中所需参数的整定方法与步骤。搭建基于实时仿真系统dSPACE为核心的控制系统，实现了提出的控制算法，在重庆川仪自动化股份有限公司技术中心对不同类型的阀门进行控制实验，取了得较好的控制效果。本文下篇是针对目前MSP430单片机实验装置较少、实验内容少，而且无MSP430高端产品实验装置的问题，研制了基于MSP430F63736的实验装置。MSP430F6736是TI MSP430系列单片机中的高端产品，集成了更加丰富的片上资源。研制的实验装置主要包括MSP430单片机最小系统、电源变换部分、模拟输入输出模块、数字输入输出模块。对传统单片机实验装置的电源部分进行改进，三种供电电源(电源适配器、USB和锂电池)之间能够自动切换。可进行I/O实验、定时器实验、存储实验、输入和显示实验、串行通信与无线通信实验以及仪器仪表类实验等6大类实验，非常适合自动化和电气信息类大学生学习使用。