薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器的建模與結構優(yōu)化.pdf

1、在生產(chǎn)過程控制中，廣泛采用易于傳輸處理的電信號作為控制信號。當采用本質(zhì)安全的氣動裝置作為執(zhí)行部件時，需要專門的電-氣轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號。隨著微電子技術、控制理論和計算機技術的發(fā)展，電-氣轉(zhuǎn)換器逐步走向電子化、智能化。受鞍山科委及鞍山熱工儀表集團的委托，從1997年開始這一課題的研究工作。課題得到國家科技部科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金資助(00C26222121163)。論文在綜合分析國內(nèi)外電-氣轉(zhuǎn)換器開發(fā)與生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎上，從當今電

2、-氣轉(zhuǎn)換器發(fā)展方向著手，研制開發(fā)了一種薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器，制定總體方案，建立數(shù)學模型，進行轉(zhuǎn)換模塊的設計與結構參數(shù)優(yōu)化。具體研究內(nèi)容有： 論文針對傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)換器存在的問題和當前過程控制系統(tǒng)的發(fā)展需要，制定薄膜電子式電-氣轉(zhuǎn)換器的總體方案，確定磁路氣路一體化的轉(zhuǎn)換模塊物理結構。 應用經(jīng)典彈性薄板理論、卡爾曼大撓度理論和薄膜理論，為轉(zhuǎn)換模塊中的環(huán)狀平膜片分別建立了三種撓度-載荷數(shù)學模型，與試驗結果比較，最終確定大撓度理

3、論曲線為最優(yōu)模型，為建立轉(zhuǎn)換模塊數(shù)學模型打下基礎。 采用單物理量輸入的方式，將轉(zhuǎn)換過程分解為磁路轉(zhuǎn)換特性和氣路轉(zhuǎn)換特性，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換器所受彈性場、磁場、氣場耦合作用的分解。在得到平膜片撓度載荷特性的基礎上，建立磁路轉(zhuǎn)換與氣路轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型，并進行試驗驗證。從而克服了因耦合關系復雜而采取經(jīng)驗試湊參數(shù)的盲目性，為結構參數(shù)的設計與優(yōu)化提供理論依據(jù)。 進行彈性元件的結構設計，制定工藝流程；針對轉(zhuǎn)換模塊中薄膜擋板易出現(xiàn)失效和不易調(diào)試的