[实用新型]一种压电泵输出压强恒压控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压电泵输出压强恒压控制规律的建模及控制系统，主要适用于不同结构的压电泵或不能准确建模的压电泵的控制。

背景技术

压电泵是利用压电振子作为换能器的流体传输装置，目前已实现的压电泵有电控压电胰岛素泵、压电液体蠕动泵和基于硅微加工及薄膜技术的微型泵等。根据压电泵的结构及实现方式，压电泵可分为多种类型，以能量转化形式划分可分为压电薄膜泵和压电超声泵，以阀结构划分可分为有阀压电薄膜泵(悬臂梁、浮动球阀或锥型阀等)和无阀压电薄膜泵(如锥型管无阀压电薄膜泵、温控制动阀压电薄膜泵等)。压电薄膜泵包括压电片驱动和压电叠堆驱动、单腔体和多腔体(多腔体又可根据腔体连接形式分为串联和并联)结构，相对于传统压电泵具有结构简单、体积小、重量轻、耗能低、输出稳定、输出精度高等特点，已广泛应用于医疗、化学分析、航天、汽车发动机燃料供给等领域。由于压电泵结构种类多，目前压电泵建模及控制过程中，模型建立复杂、模型建立不准确，控制多为开环控制，且控制过程中非线性环节多、控制效果不理想。为解决上述问题，需开发适合结构复杂、线性建模不准确的建模及控制方法。

现有压电泵的驱动控制是通过开环控制压电振子或压电叠堆驱动电压的频率和幅值为主，虽有一些闭环控制的方案和方法，如中国专利公告(布)号为CN 103557143，公开(公告)日：2014.02.05，发明名称为闭环压电薄膜泵及其流量控制方法，该专利是苏州大学实现的基于PID控制算法的压电泵闭环控制，该方法以压电泵输出流量为反馈量，模型控制器为PID控制器，可是压电系统具有很大的非线性和滞后特性，导致其实际控制效果不理想。而本实用新型选取几种典型压电泵提炼出一种建模简单实用性强的建模及控制方法，即通过标定绘制map图的方法来实现压电泵的建模及控制方法。

发明内容

本实用新型提出一种压电泵输出压强恒压控制系统，来解决压电泵控制过程中分析压电泵泵体结构及流体动力学过程建模复杂、模型建立不准确而导致控制效果不理想的问题。

本实用新型的目的通过以下方案实现：

一种压电泵输出压强恒压控制系统，包括PC机、NI采集卡、采集卡接线盒、压电振子驱动电源、压电泵、压电泵入口处量筒、压电泵入口处1号压力传感器、压电泵出口处量筒、压电泵出口处2号压力传感器；NI采集卡安装于PC机上，NI采集卡通过电缆与采集卡接线盒连接，压电振子驱动电源的输入通道通过电缆与采集卡接线盒AO口连接，压电振子驱动电源的输出通道通过电缆与压电泵连接，压电泵入口处1号压力传感器及压电泵出口处2号压力传感器的检测输出电信号分别通过电缆连接于采集卡接线盒AI端口，压电泵入口处量筒及压电泵入口处1号压力传感器通过软管连接在压电泵入口处，压电泵出口处量筒及压电泵出口处2号压力传感器通过软管连接在压电泵出口处。

进一步地，所述1号压力传感器和2号压力传感器为MPX5100DP压力传感器，NI采集卡为PCI6251采集卡。

进一步地，采用外接24V直流电源，通过LM2576-5V芯片将24V转换5V给所述MPX5100DP压力传感器供电，MPX5100DP压力传感器信号输出引脚将检测到的压力信号连接至采集卡接线盒接线端子上；电压转换电路由自恢复保险丝F1、整流二极管D1、电容C1、电容C2、电压转换芯片LM2576-5V、电感L1、电容C3、电容C4、肖特基二极管D2组成；24V电源的正端子与自恢复保险丝F1的左端连接，自恢复保险丝F1的右端连接整流二极管D1的正极，整流二极管D1的负极连接电容C1的上端，电容C1的上端连接电解电容C2正极之后连接LM2576-5V芯片的引脚1，LM2576-5V芯片的引脚3与电容C1的下端、电容C2的负极、24V电源的负端子连接在一起之后连接地GND，LM2576-5V芯片的引脚5连接地GND，LM2576-5V芯片的引脚2连接电感L1的左端，LM2576-5V芯片的引脚4连接电感L1的右端，电容C3的正极连接电容C4的上端并与电感L1的右端连接在一起，电容C3的负极与电容C4的下端连接在一起并连接地GND，肖特基二极管D2的正极连接电容C3的负极，肖特基二极管D2的负极连接LM2576-5V芯片的引脚2。