發(fā)布時間：2020-04-16 23:56

【摘要】：我國“多煤少油缺氣”的局面決定了我國的能源架構(gòu)在未來相當(dāng)長的一段時期內(nèi)仍以煤炭為主。由于不同成分的煤炭用于不同的行業(yè),各行各業(yè)在購煤、用煤前都必須進(jìn)行煤樣化驗(yàn)以判斷煤樣的成分指標(biāo)是否滿足本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前,煤化驗(yàn)過程的實(shí)現(xiàn)多為離散設(shè)備的人工作業(yè),存在人為誤差、效率低等諸多問題。煤化驗(yàn)過程共包括煤樣稱量、煤樣抓取運(yùn)輸和煤樣化驗(yàn)三個環(huán)節(jié),為了實(shí)現(xiàn)煤化驗(yàn)過程的自動化、信息化和集成化,提高檢測效率和精度,本文以煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)為研究對象,提出了一種基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)解決方案。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,在分析煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)架構(gòu)體系。圍繞該架構(gòu)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、運(yùn)行模式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并在研究了煤樣抓取多任務(wù)調(diào)度問題的基礎(chǔ)上建立了其數(shù)學(xué)模型,提出了一種以距離最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo)的多任務(wù)調(diào)度策略。其次,為了實(shí)現(xiàn)煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)的信息集成與處理,深入研究了信息集成與處理技術(shù)。以EtherCAT主從站的方式構(gòu)建了系統(tǒng)的EtherCAT通信網(wǎng)絡(luò),輔以串口和Socket通信傳輸,構(gòu)建了系統(tǒng)的信息集成與處理環(huán)境。然后,對煤樣化驗(yàn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵控制策略進(jìn)行了設(shè)計(jì)。煤樣化驗(yàn)是煤化驗(yàn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而實(shí)現(xiàn)煤樣化驗(yàn)環(huán)節(jié)包含的含硫量、含水量、灰分以及揮發(fā)分的檢測依賴于溫度控制效果,其中,含硫量檢測除了需要控制溫度還需要控制滴定過程。因此,本文以含硫量檢測為煤樣化驗(yàn)環(huán)節(jié)的代表,研究了基于模糊控制的含硫量檢測控制技術(shù),并分別設(shè)計(jì)了基于二維模糊控制器的溫度和含硫量滴定的模糊控制方案。最后,基于“PC機(jī)+運(yùn)動控制卡+EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)+EtherCAT從站”的開放型網(wǎng)絡(luò)集成主從式控制系統(tǒng)架構(gòu),設(shè)計(jì)并開發(fā)了系統(tǒng)的軟、硬件平臺,搭建了系統(tǒng)的信息集成與處理環(huán)境,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)的可行性。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文表 4.3 模糊語言集合各值含義語言值名稱 含義NL（Negative Large） 負(fù)大NM（Negative Medium） 負(fù)中NS（Negative Small） 負(fù)小ZO（Zero） 零PS（Positive Small） 正小PM（Psitive Medium） 正中PL（Positive Large） 正大常用的隸屬函數(shù)包括三角形、梯形和高斯型三種隸屬函數(shù)，由于溫度控制效果主要的數(shù)量以及其覆蓋的論域共同決定，隸屬函數(shù)的形狀對其影響較小。因此，本文選屬函數(shù)，其具有廣泛的應(yīng)用且數(shù)學(xué)表達(dá)相對簡單。溫度偏差 E 的隸屬度函數(shù)如圖 4.4

圖 4.5 模糊控制溫差變化率 EC 的隸屬度函數(shù)3）輸出量的模糊化本文所設(shè)計(jì)的煤化驗(yàn)集成系統(tǒng)的含硫量檢測的溫度控制是通過調(diào)整電加熱器的加熱的，實(shí)際加熱比 u 表示電加熱器的加熱量大小的相對變化，其變化范圍為 0%≤u≤，0 代表電加熱器不加熱，100 代表電加熱器滿功率加熱。內(nèi)部論域輸出量加熱比 言集合為 NM , NS , PS , PM ,PL ，分別表示電加熱器不加熱到滿功率加熱的五輸出量加熱比 U 的隸屬度函數(shù)如圖 4.6 所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.11;TQ533

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本文編號：2630189