一种新型过程强化装置设计及控制方法研究

摘要

随着可持续发展的理念逐渐深入人心，绿色化学的概念在学术界被广泛关注，而过程强化技术是实现绿色化学的关键。文献3提出了一种新型过程强化技术的理论构想，为实现过程强化技术的工业应用，本文在其的基础上，通过阅读文献、分析计算，利用AutoCAD、Pro/E、MATLAB等计算机软件，对过程强化技术进行了深入研究。
　　本文由机械设计和控制方法两部分组成。机械设计部分的内容包括以下四个方面:
　　1、重点分析和设计了过程强化装置的关键部件（偏心转子和活塞），提出了几种不同的设计方案，概述了各个方案的技术特点 。
　　2、使用三维软件Pro/E，建立了过程强化装置中各个部件和整体的三维模型。
　　3、对偏心转子的参数进行了分析和计算，得到了许多具有实践意义的数学关系式。
　　4、通过分析振幅和频率的运动传递过程，得到了过程强化装置的运动传递函数。
　　控制方法部分主要内容包括以下四个方面:
　　1、提出了过程强化装置控制系统的整体构想。
　　2、根据过程强化装置的特点，总结了过程强化装置中硬件的选型方法。
　　3、研究了步进电机和交流电机的控制方法，对步进电机进行了数学建模和软件仿真。
　　4、利用单片机技术设计了一个过程强化装置的控制系统，实现对振幅和频率的控制。
　　过程强化技术是未来化学工业的核心技术，而过程强化技术从理论提出到实现工业应用，实现经济和环保效益，是一个崎岖的过程。本文的研究成果在过程强化装置从理论构想到工业实践的过程中，具有重要的指导意义，为进一步的研究和工程实践奠定了理论基础。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 过程强化技术的发展概述及现状

1．3 过程工业控制技术的发展概述及现状

1．4 本文研究的主要内容

2 过程强化装置机械结构设计

2．1 过程强化装置的整体构想

2．2 偏心转子的结构设计与分析

2．3 活塞的结构设计与分析

2．3．1 活塞的结构设计

2．3．2 活塞与偏心转子的相对运动情况

2．3．3 活塞的受力情况分析

2．4 过程强化装置的三维模型

2．4．1 CAD技术及Pro／E简介

2．4．2 过程强化装置的三维模型

2．5 本章小结

3 过程强化装置参数研究

3．1 偏心转子参数间的数学关系

3．1．1 偏心转子的参数介绍

3．1．2 振幅A与位移S的数学关系

3．1．3 偏心转子的L、R、r、a之间的数学关系

3．2 双活塞与偏心转子相对运动情况

3．3 过程强化装置的运动传递函数

3．3．1 振幅的运动传递函数

3．3．2 频率的运动传递函数

3．4 本章小结

4 过程强化装置控制方法研究

4．1 控制系统整体构想

4．2 控制系统的硬件选型

4．2．1 滚珠丝杠副简介及选型

4．2．2 步进电机简介及选型

4．2．3 交流电机简介及选型

4．2．4 处理器简介及选型

4．2．5 传感器简介及选型

4．3 电机控制方法研究

4．3．1 电机的控制策略

4．3．2 PD控制原理

4．3．3 步进电机数学模型

4．3．4 步进电机控制MATLAB／Simulink仿真

4．3．5 交流电机的变频调速

4．4 本章小结

5 过程强化装置控制系统设计

5．1 控制系统硬件简介

5．1．1 单片机STC89C52简介

5．1．2 ADC0809简介

5．1．3 ULN2003A功率驱动芯片

5．1．4 控制系统的硬件组成

5．2 控制系统下位机设计

5．2．1 下位机总体设计

5．2．2 子程序介绍

5．3 控制系统上位机设计

5．4 本章小结

总结和展望

参考文献

附录

致谢

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