1. 研究目的与意义
调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置。国际电工委员会iec对调节阀(国外称控制阀control valve)的定义为：“工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件，包括一个阀部件，内部有一个改变过程流体流率的组件”。调节阀常用分类有：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式调节阀等。其中，气动调节阀由于其响应时间的快速、不受外界温度影响、不产生渗漏、操作简单等优点已经成为了工业过程自动化控制中的重要执行器。气动调节阀在众多的工业过程控制系统中，尤其是在冶金、石化、造纸、炼油等工业的流量控制中发挥着难以替代的作用。在实际工业控制中，流量控制方面不但要求控制精度高而且控制方式多样化，如实现不同的流量特性。阀门定位器作为气动调节阀的主要附件之一，主要用于工业管线阀门定位控制，实现工业生产过程中温度、压力、流量、综合化学反应等工业参数的控制以及调整等，广泛应用于冶金、造纸、电力、轻纺、石油、石化、化工、自来水等不同行业实现组网、组态控制，是实现传统产业的信息化和自动化改造的重要手段之一。在性能上阀门定位器可以改善阀门的静态和动态特性，有助于克服介质的不平衡力和填料的摩擦力，提高控制精度，同时增加控制的灵活性，不需要更换调节阀，只需配置定位器中的流量特性参数，就可使(定位器与调节阀)整体的流量特性得到改变。因此，阀门定位器的发展和选择，将直接影响调节阀和控制系统的整体性能和品质。
而气动智能阀门定位器是气动执行器的专用控制部件，一般由气动执行机构和阀门组成、气动执行机构是气动调节阀的推动装置，接受输入的气压信号，产生相应的推力，使推杆发生位移或旋转，推动阀门动作。阀门是指与管路连接的阀体组件部分，它接受执行机构的推力，改变阀杆位移或旋转角度，从而改变阀门阀芯的开度，最终控制阀内流体的流量变化，从而实现生产过程自动化。
为了实现精确调节流体介质的流量，改善气动调节阀的效能，执行机构上需要加装阀门定位器。阀门定位器是气动调节阀的主要部件之一，与气动调节阀配套使用，接收系统控制器的输出信号，然后输出控制信号去控制气动调节阀的开度，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过位移传感装置反馈到阀门定位器，从而组成了一个闭环回路。气动调节阀的控制品质主要决定于辅助控制器的调节品质，所以阀门定位器成了各国竞相研究的对象，且随着过程控制水平的发展，阀门定位器也必须不断发展以满足现代生产对过程控制的要求。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容1）分析国内外智能阀门定位器产品结构基础上，明确阀门定位器的模块组成以及其所需的硬件设备，模块主要包含主控电路模块、电源模块、压电阀模块、阀位检测模块和人机交换模块，硬件主要包含arm芯片、压电阀、位移传感器等，从而完成控制系统的硬件总体设计；
2）参考已有阀门定位器操作菜单，以嵌入式微处理器和实时操作系统为开发平台，完成阀门定位器控制系统的软件总体设计，包含阀门定位器的功能规划设计、软件设计、程序编写和系统调试，从而形成较好的人机交换；
3）对电气阀门定位器控制系统进行机理分析并建模，建立实验系统被控对象的线性化数学建模，并对该系统的数学模型进行研究和仿真分析；
3. 研究的方法与步骤
本课题采用的研究方法：（1） 机理分析建模：根据对定位器内在机理分析建模
（2） 系统辨识：根据已有系统输入输出的实验数据或者正常运行数据构造数学模型
（3） simulink仿真与数据分析
4. 参考文献
[1]陈坚，曾德芬．智能电气阀门定位器．华东地质学报，2002，(1)，79-82．[2]肖素枝．基于hart协议的智能电气阀门定位器的研究开发．天津大学，2005
[3]江李丽，张卫华．阀门定位器阀位检测与压电阀驱动电路设计．南昌大学，2010．
[4]hvpll智能阀门定位器产品说明．重庆川仪十一厂有限公司，2007．
5. 计划与进度安排
（1）2022.2.17—2022.3.03 查阅资料，撰写开题报告；（2）2022.3.03—2022.4.07 熟悉matlab仿真和定位器功能和模块组成；
（3）2022.4.07—2022.5.15 建立数学模型并分析脉宽周期和采样周期以及不同输入信号下的跟踪特性；
（4）2022.5.15—2022.5.22 提出合理的控制算法；
