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平流泵的應(yīng)用及產(chǎn)品的具體闡述

平流泵產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油勘探開發(fā)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、石油化工的催化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、食品、制藥、液相色譜分析、超臨界萃取、分離、原子能科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、工藝設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及各種液體的微量送液等方面。

平流泵作為一種具有恒流、恒壓特性的精密流體機(jī)械,廣泛應(yīng)用于石油、石化、制藥、精細(xì)化工等科學(xué)研究領(lǐng)域。在石油勘探開發(fā)中,平流泵是模擬地層流體動(dòng)力參數(shù)的重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備。目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的平流泵,通過(guò)使用發(fā)現(xiàn)它們并不“平流”,主要原因是輸出流量、壓力的控制精度低。國(guó)外的同類產(chǎn)品技術(shù)性能較好但價(jià)格昂貴。因此,研制開發(fā)高精度的平流泵更加具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此,本文基于微處理技術(shù),通過(guò)建立泵頭輸出的數(shù)學(xué)模型,采用先進(jìn)的控制技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),提出了增強(qiáng)平流泵恒流、恒壓輸出性能的解決方案,實(shí)現(xiàn)了平流泵恒壓恒流的控制與穩(wěn)定輸出。 

論文首先對(duì)平流泵的研發(fā)和應(yīng)用背景以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r作了簡(jiǎn)要介紹,并闡述了課題的主要內(nèi)容、技術(shù)路線及論文組織結(jié)構(gòu)。其次,在介紹本課題的主體框架之后,詳細(xì)論述了本課題四個(gè)方面的內(nèi)容:平流泵恒壓、恒流控制的理論基礎(chǔ);基于ADuC831微處理系統(tǒng)設(shè)計(jì);恒流控制模式和恒壓控制模式的研究與控制方法的實(shí)現(xiàn)以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)。在基礎(chǔ)理論方面,詳細(xì)的介紹了在平流泵的控制中用到的理論知識(shí),包括一元線性回歸模型、遞推zui小二乘辨識(shí)以及自適應(yīng)控制理論;基于ADuC831微處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,利用ADuC831內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器和PWM功能,實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力信號(hào)的采集和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制,所完成的脈沖分配電路設(shè)計(jì),保證了步進(jìn)電機(jī)具有良好的低頻和高頻特性;在恒流控制模式中,發(fā)現(xiàn)流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速滿足一元線性回歸模型,經(jīng)壓力校正后得到準(zhǔn)確的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制參數(shù),通過(guò)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)流量進(jìn)行前饋控制,實(shí)現(xiàn)了平流泵的恒流輸出;恒壓控制模式設(shè)計(jì)中,運(yùn)用遞推zui小二乘算法估計(jì)出泵頭的數(shù)學(xué)模型,利用這一模型在線計(jì)算出控制器的輸出,實(shí)現(xiàn)了平流泵壓力輸出的自適應(yīng)PID控制。zui后通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的軟、硬件的集成,并與平流泵的機(jī)械部分結(jié)合進(jìn)行組裝,樣機(jī)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明具有良好的恒壓恒流輸出特性,該產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于儀器儀表研究所的相關(guān)項(xiàng)目中。