【正文】 度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法(具體內(nèi)容另文敘述)。外環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置速度的設(shè)定，通過(guò)速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。由于大流量閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中存在加速、勻速、減速等階段。各階段的時(shí)間長(zhǎng)短、加速度的大小、在何位置開(kāi)始勻速或減速均與給定位置、當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度有關(guān)。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過(guò)比較實(shí)際閥位與給定閥位，當(dāng)二者不相等時(shí)，以恒定加速度加速，減速點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前速度、閥位值、閥位給定值的大小計(jì)算得來(lái)。閥位及速度控制（圖21）采用雙環(huán)控制方案，其中內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)主要將當(dāng)前速度與速度給定發(fā)生器送來(lái)的設(shè)定速度相比較，通過(guò)速度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法。位置環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置與設(shè)定位置的差值，通過(guò)速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。由于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在運(yùn)行過(guò)程中存在加速、勻速和減速等階段，各階段的時(shí)間長(zhǎng)短、加速度的大小及何位置開(kāi)始勻速或減速，均與給定位置、當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度有關(guān)。速度給定發(fā)生器，通過(guò)比較實(shí)際閥位與給定閥位， 當(dāng)二者不相等時(shí)，以恒定加速度加速， 減速點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前速度、閥位值和閥位給定值的大小計(jì)算得來(lái)。 閥位及速度控制原理圖，它由若干段變化速率不同的折線(xiàn)組成。將曲線(xiàn)上速率開(kāi)始發(fā)生改變的那一點(diǎn)稱(chēng)為起始段點(diǎn)，相應(yīng)的時(shí)間稱(chēng)為段起始時(shí)間t（i） （i=0，1，2，……），相應(yīng)的速度稱(chēng)為段起始速度（i）（i=0，1，2，……）。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的典型運(yùn)行速度設(shè)第i段速度的變化速率用k 表示，則有： (23)式中：Δv－－ 兩段點(diǎn)之間的速度變化值，m/s (24)Δt=ti+1ti (25)顯然， 當(dāng)ki=0時(shí)為恒速值，ki0時(shí)為升速段，ki0時(shí)為減速段。任意時(shí)刻的式中Ts－－采樣周期，Hz。變化速率ki的取值應(yīng)根據(jù)給定位置、當(dāng)前位置以及運(yùn)行速度的大小確定。第3章 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決該電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用了最新的變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率小于5．5kW。用戶(hù)可根據(jù)需要設(shè)定力矩特性，根據(jù)控制的閥設(shè)定速度，速度分多轉(zhuǎn)式、直行程、角行程3種方式。控制系統(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號(hào)構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運(yùn)行方式、速度而定，并具有自動(dòng)過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、超壓、欠壓、過(guò)熱、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題主要有一下幾點(diǎn)： 閥門(mén)柔性開(kāi)關(guān)閥門(mén)柔性開(kāi)關(guān)：柔性開(kāi)關(guān)主要是為了當(dāng)閥關(guān)閉或全開(kāi)時(shí)，保證閥門(mén)不卡死與損傷。執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測(cè)得的變頻器輸出電壓和電流，通過(guò)精確計(jì)算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達(dá)到或大于設(shè)定的力矩，自動(dòng)降低速度，以避免閥門(mén)內(nèi)部過(guò)度的撞擊，從而達(dá)到最優(yōu)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過(guò)力矩保護(hù)。閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開(kāi)和全關(guān)位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，該位置的檢測(cè)是通過(guò)機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)獲得的。機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)精度低，在運(yùn)行中易松動(dòng)，可靠性差。在文中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限位置通過(guò)檢測(cè)位置信號(hào)的增量獲得。其原理是，單片機(jī)將本次檢測(cè)的位置信號(hào)與上次檢測(cè)的信號(hào)相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認(rèn)為己達(dá)到極限位置，立即切斷異步電機(jī)的供電電源，保證閥門(mén)的安全關(guān)閉或全開(kāi)。省去了機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)，無(wú)需在調(diào)試時(shí)對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)整。電機(jī)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)　為了防止電機(jī)因過(guò)熱而燒毀，單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行溫度，如果溫度傳感器檢測(cè)到電機(jī)溫度過(guò)高，自動(dòng)切斷供電電源。溫度傳感器內(nèi)置于電機(jī)內(nèi)部。目前電機(jī)保護(hù)器已由過(guò)去的機(jī)械式發(fā)展為電子式和智能型，可直接顯示電機(jī)的電流、電壓、溫度等參數(shù)，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便，保護(hù)動(dòng)作后故障種類(lèi)一目了然，既減少了電機(jī)的損壞，又極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。另外，利用電機(jī)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行電機(jī)偏心檢測(cè)技術(shù)，使電機(jī)磨損狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)成為可能，通過(guò)曲線(xiàn)顯示電機(jī)偏心程度的變化趨勢(shì)，可早期發(fā)現(xiàn)軸承磨損和走內(nèi)圓、走外圓等故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。合理選用電機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機(jī)的過(guò)載能力，又能免于損壞，從而提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)的本身的價(jià)值、負(fù)載類(lèi)型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素，力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理。理想的電機(jī)保護(hù)器不是功能最多，也不是所謂最先進(jìn)的，而是應(yīng)該滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一，具有較高的性能價(jià)格比。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理地選擇保護(hù)器的種類(lèi)、功能，同時(shí)考慮保護(hù)器安裝、調(diào)整、使用簡(jiǎn)單方便，更重要的是要選擇高質(zhì)量的保護(hù)器。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的常見(jiàn)類(lèi)型： 熱繼電器：普通小容量交流電機(jī)，良好工作條件，不存在頻繁啟動(dòng)等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。 電子型：檢測(cè)三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開(kāi)關(guān)操作，電路一般采用模擬式，采用反時(shí)限或定時(shí)限工作特性。保護(hù)功能包括過(guò)載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護(hù)，故障類(lèi)型采用指示燈顯示，運(yùn)行電量采用數(shù)碼管顯示。 智能型：檢測(cè)三相電流值，保護(hù)器使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測(cè)量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過(guò)操作面板按鈕來(lái)操作，用戶(hù)可以根據(jù)自己實(shí)際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場(chǎng)自行對(duì)各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價(jià)格相對(duì)高些，用于較重要場(chǎng)合，目前高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)均采用智能型。 熱保護(hù)型：在電動(dòng)機(jī)中埋入熱元件，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)效果好，但電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，需與電流監(jiān)測(cè)型配合使用，避免電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)溫度急劇上升，由于測(cè)溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組受損。 磁場(chǎng)溫度檢測(cè)型：在電動(dòng)機(jī)中埋入磁場(chǎng)檢測(cè)線(xiàn)圈和溫度探頭，根據(jù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù)，主要功能包括過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過(guò)熱保護(hù)和磨損監(jiān)測(cè)，保護(hù)功能完善，缺點(diǎn)是需在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝磁場(chǎng)檢測(cè)線(xiàn)圈和溫度傳感器。 準(zhǔn)確定位傳統(tǒng)的電動(dòng)閥門(mén)在異步電機(jī)通電后，會(huì)很快達(dá)到其額定動(dòng)作速度，當(dāng)接近停止位置時(shí)，電機(jī)斷電后，由于機(jī)械慣性，其閥不可能立即停下來(lái)， 會(huì)出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)校正。智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是根據(jù)當(dāng)前位置與給定位置的差值， 以及運(yùn)行速度的大小超前確定減速點(diǎn)的位置及減速段變化速率ki， 使閥門(mén)在較低的速度下實(shí)現(xiàn)精確的微調(diào)和定位，從而將超程降到最低。調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)代化工廠(chǎng)的自動(dòng)控制中，調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用，這些工廠(chǎng)的生產(chǎn)取決于流動(dòng)著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無(wú)論是能量的交換、壓力的降低或者是簡(jiǎn)單的容器加料，都需要＊某些最終控制元件去完成。最終控制元件可以認(rèn)為是自動(dòng)控制的“體力”。在調(diào)節(jié)器的低能量級(jí)和執(zhí)行流動(dòng)流體控制所需的高能級(jí)功能之間，最終控制元件完成了必要的功率放大作用。調(diào)節(jié)閥是最終控制元件的最廣泛使用的型式。其他的最終控制元件包括計(jì)量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板(一種蝶閥的變型)、可變斜度的風(fēng)扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門(mén)的電動(dòng)機(jī)定位裝置。盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單元大概都沒(méi)有像它那樣少的維護(hù)工作量。在許多系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴(yán)重，然而，當(dāng)它控制工藝流體的流動(dòng)時(shí)，它必須令人滿(mǎn)意地運(yùn)行及最少的維修量。調(diào)節(jié)閥在管道中起可變阻力的作用。它改變工藝流體的紊流度或者在層流情況下提供一個(gè)壓力降，壓力降是由改變閥門(mén)阻力或“摩擦”所引起的。這一壓力降低過(guò)程通常稱(chēng)為“節(jié)流”。對(duì)于氣體，它接近于等溫絕熱狀態(tài)，偏差取決于氣體的非理想程度(焦耳一湯姆遜效應(yīng))。在液體的情況下，壓力則為紊流或粘滯摩擦所消耗，這兩種情況都把壓力轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致溫度略為升高。常見(jiàn)的控制回路包括三個(gè)主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一個(gè)變送器。它是一個(gè)能夠用來(lái)測(cè)量被調(diào)工藝參數(shù)的裝置，這類(lèi)參數(shù)如壓力、液位或溫度。變送器的輸出被送到調(diào)節(jié)儀表——調(diào)節(jié)器，它確定并測(cè)量給定值或期望值與工藝參數(shù)的實(shí)際值之間的偏差，一個(gè)接一個(gè)地把校正信號(hào)送出給最終控制元件——調(diào)節(jié)閥。閥門(mén)改變了流體的流量，使工藝參數(shù)達(dá)到了期望值。在氣動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器輸出的氣動(dòng)信號(hào)可以直接驅(qū)動(dòng)彈簧一薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥門(mén)動(dòng)作。在這種情況下，確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的，壓縮空氣應(yīng)當(dāng)在室外的設(shè)備中加以干燥，以防止凍結(jié)，并應(yīng)凈化和過(guò)濾。當(dāng)一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)器配套使用時(shí)，可采用電一氣閥門(mén)定位器或電一氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動(dòng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣來(lái)考慮。在調(diào)節(jié)理論的術(shù)語(yǔ)中，調(diào)節(jié)閥既有靜態(tài)特性，又有動(dòng)態(tài)特性，因而它影響整個(gè)控制回路成敗。靜態(tài)特性或增益項(xiàng)是閥的流量特性，它取決于閥門(mén)的尺寸、閥芯和閥座的組合結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、閥門(mén)定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。動(dòng)態(tài)特性是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或閥門(mén)定位器一執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合決定的。對(duì)于較慢的生產(chǎn)過(guò)程，如溫度控制或液位控制，閥的動(dòng)態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對(duì)于較快的系統(tǒng)，如液體的流量控制，調(diào)節(jié)閥可能有明顯的滯后，在回路的可控性方面一定要有所考慮。智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥集微機(jī)技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機(jī)是通過(guò)內(nèi)部集成的一體化變頻器來(lái)控制。因此， 同一臺(tái)智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運(yùn)行速度和關(guān)斷力矩。在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中采用液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)和正常運(yùn)行時(shí)閥門(mén)的開(kāi)度，還可以通過(guò)菜單選擇進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能顯示出故障信息?？傊悄茈妱?dòng)調(diào)節(jié)閥集測(cè)量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應(yīng)了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的發(fā)展趨勢(shì)，它的研制成功給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的研究開(kāi)發(fā)提供了新的思路。且該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有通訊方便、控制策略先進(jìn)、可靠性高等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 模擬信號(hào)的隔離由于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓之間的地不一致，因此存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。因此采用LM358和4N25組成了隔離線(xiàn)性放大電路（），177。15V和177。12V為兩組獨(dú)立的正負(fù)電源。若運(yùn)放A的反相端電位由于擾動(dòng)而正向偏離虛地，則運(yùn)放A的輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強(qiáng)度將增強(qiáng)，則使其集射極電壓減小，最后使運(yùn)放A的反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若A的反相端電位負(fù)向偏離虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性。 線(xiàn)性隔離放大器結(jié)束語(yǔ)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)集微機(jī)技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機(jī)是通過(guò)內(nèi)部集成的一體化變頻器來(lái)控制，因此，同一臺(tái)智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運(yùn)行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)和正常運(yùn)行時(shí)閥門(mén)的開(kāi)度，還可以通過(guò)菜單選擇運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能顯示出故障信息?？傊?，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)集測(cè)量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應(yīng)了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，它的研制成功給電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究開(kāi)發(fā)提供了新的思路。參考文獻(xiàn)[1] 鄧兵，等．?dāng)?shù)字閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)［J］．自動(dòng)化儀表，2001(1)．[2] Liu Jianhou．The research on reliability and environmentadaptability of electric control valve used in unclear powerstation［J］．Maintainability and Safety，vol．2，Dalian，China，28－31 August2001．[3] Antsaklis PJ．Intelligence andlearning［J］．IEEEControl Syst Mag， 1995(15)．[4] 王福瑞，等．單片機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全［M］．北京航空航天大學(xué)出版社，1999， 9－249．[5] 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