基于TMS320F28335的开关磁阻调速型阀门电动执行机械控制系统研究

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现代工业环境,对阀门电动执行机构的可靠性与安全性要求越来越高。所采用的阀门电动执行机构不仅要求其能够实现位置的精确控制,而且还应具有远程控制、人机交互、多机通讯、故障保护等功能,以实现阀门电动执行机构的高可靠化和智能化发展趋势。因此,开发符合现代工业要求的新型阀门电动执行机构具有重要的意义。本课题研究背景是与常州电站辅机总厂有限公司合作的江苏省科技支撑计划项目(BE2012136),根据项目要求设计了一种基于TMS320F28335的开关磁阻调速型阀门电动执行机构控制系统。开关磁阻电机具有结构简单、工作可靠等优点,适合作为阀门电动执行机构的执行电机。TMS320F28335作为系统控制器的核心,能够实现系统的精确控制与智能控制,提高系统的可靠性。本文具体研究内容如下:   首先对系统的执行电机开关磁阻电机进行研究,分析其工作原理、基本结构以及数学模型。对开关磁阻电机常用控制方法进行分析比较,结合阀门电动执行机构工作特点,研究设计一种角度优化的CCC电流斩波控制方法对开关磁阻电机进行控制,整个控制系统采用基于专家系统的PID闭环控制策略,并给出具体实现方法。   然后设计控制系统硬件电路,包括主控制器、CCC斩波电路、基于Modbus的上位机通讯电路、检测与保护电路、主功率变换器、驱动电路、电流检测电路等,并搭建控制系统硬件实验平台。在硬件实现的基础上设计开发控制系统软件,包括主控制程序、系统初始化子程序、位置信号捕获中断子程序、电流斩波控制子程序、基于Modbus的上位机通讯程序等。设计本控制系统的Modbus通信协议,并开发一套基于VisualBasic6.0的上位机通信软件用于通信测试。   最后对所设计的控制系统硬件实验平台进行功能性与可靠性测试,包括位置信号测试、电机调速测试以及阀门位置测试,并给出测试数据及实验波形。实验表明该控制系统运行可靠、控制精度较高并且实现了预期功能,具有较高的工程应用价值。
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