本文關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器在電廠典型環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： AERMOD大氣擴(kuò)散模型 向量相似度 模糊技術(shù) 煙氣自動(dòng)采集 四旋翼飛行器 無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制

【摘要】：隨著我國(guó)電廠數(shù)量的持續(xù)增加,基于四旋翼空地一體化大氣污染監(jiān)測(cè)成為目前電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)的研究重點(diǎn)。電廠環(huán)境污染主要以煤煙型SO2氣體和煙塵顆粒物為主,而煙塵顆粒物又是形成霧霾的主要原因,霧霾給人和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了諸多危害。因此,設(shè)計(jì)出一種更為全面的電廠典型環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)火電廠健康發(fā)展具有重要意義。論文以某電廠作為研究背景,在現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用AERMOD大氣擴(kuò)散模型、四旋翼飛行器、GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、GPS定位技術(shù)、煙氣自動(dòng)采集系統(tǒng)和地面監(jiān)控站等軟、硬件設(shè)備,開(kāi)展四旋翼飛行器在電廠典型環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究與設(shè)計(jì)工作。其主要工作如下:首先,針對(duì)電廠環(huán)境大氣污染擴(kuò)散問(wèn)題,選擇AERMOD模型作為該區(qū)域大氣擴(kuò)散模型。以美國(guó)懷俄明州大學(xué)提供的高空氣象數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑臍庀髷?shù)據(jù)作為計(jì)算基礎(chǔ),分析了電廠周邊環(huán)境煙氣污染物濃度分布情況,并確立了電廠環(huán)境污染典型區(qū)域。其次,論文預(yù)測(cè)了電廠典型環(huán)境大氣污染等級(jí)。利用向量相似度原理計(jì)算影響大氣環(huán)評(píng)各因素的權(quán)重,并結(jié)合各權(quán)重采用模糊技術(shù)計(jì)算典型環(huán)境煙氣濃度與污染標(biāo)準(zhǔn)的貼近度,完成電廠典型環(huán)境污染程度的全面評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。最后,論文以光、電結(jié)合方式作為電廠煙氣檢測(cè)的主要手段,研制以四旋翼飛行器為載體的煙氣自動(dòng)采集、GPS全球定位、GPRS無(wú)線通信的電廠空間大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái),并開(kāi)發(fā)了LabVIEW結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)的電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)地面監(jiān)控站。在完成系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,將四元數(shù)、卡爾曼濾波等經(jīng)典算法應(yīng)用于四旋翼空間姿態(tài)解算中,經(jīng)PID飛行控制算法調(diào)節(jié)后輸出至4個(gè)無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器后完成四旋翼在電廠環(huán)境空間任意方位的飛行。
【關(guān)鍵詞】：AERMOD大氣擴(kuò)散模型 向量相似度 模糊技術(shù) 煙氣自動(dòng)采集 四旋翼飛行器 無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X84;TM621
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究意義10
• 1.3 課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)10-12
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)10-11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)11-12
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 2 電廠典型環(huán)境污染物濃度預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型14-27
• 2.1 AERMOD大氣擴(kuò)散模型14-19
• 2.1.1 AERMOD模型原理14
• 2.1.2 AERMOD煙氣污染源類(lèi)型14-15
• 2.1.3 AERMOD污染物濃度預(yù)測(cè)算法15-17
• 2.1.4 AERMOD電廠環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)17-19
• 2.2 向量相似度和模糊技術(shù)煙氣污染等級(jí)評(píng)價(jià)19-23
• 2.2.1 向量相似度評(píng)價(jià)原理19-20
• 2.2.2 向量相似程度賦權(quán)法20-21
• 2.2.3 模糊技術(shù)污染等級(jí)評(píng)價(jià)21-23
• 2.3 電廠典型環(huán)境煙氣濃度預(yù)測(cè)分析23-26
• 2.3.1 日濃度預(yù)測(cè)結(jié)果23
• 2.3.2 年SO2濃度預(yù)測(cè)結(jié)果23-24
• 2.3.3 污染等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 四旋翼環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-51
• 3.1 四旋翼飛行原理27-28
• 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案28-29
• 3.3 煙氣自動(dòng)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-37
• 3.3.1 煙塵顆粒物監(jiān)測(cè)29-32
• 3.3.2 氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)32-33
• 3.3.3 煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)33-35
• 3.3.4 煙氣自動(dòng)采集ADC電路設(shè)計(jì)35-37
• 3.3.5 協(xié)處理器STC89C54RD+電路設(shè)計(jì)37
• 3.4 無(wú)刷電機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)37-43
• 3.4.1 無(wú)刷電機(jī)數(shù)學(xué)模型38-40
• 3.4.2 無(wú)刷電機(jī)BLDCM選型40
• 3.4.3 基于STC15W404AS無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.4.4 無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子檢測(cè)電路設(shè)計(jì)42-43
• 3.5 四旋翼飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-47
• 3.5.1 空間姿態(tài)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)43-44
• 3.5.2 GPRS無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)44-45
• 3.5.3 GPS衛(wèi)星定位模塊45
• 3.5.4 基于STM32F103飛控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)45-47
• 3.6 輔助電源模塊電路設(shè)計(jì)47-48
• 3.7 電廠典型環(huán)境Lab VIEW地面監(jiān)控中心48-50
• 3.8 本章小結(jié)50-51
• 4 四旋翼飛行控制算法分析與實(shí)現(xiàn)51-65
• 4.1 四元數(shù)飛控算法51-54
• 4.1.1 空間坐標(biāo)變換原理51-52
• 4.1.2 四元數(shù)與歐拉角相互轉(zhuǎn)換52-54
• 4.2 卡爾曼濾波算法54-55
• 4.2.1 卡爾曼數(shù)據(jù)濾波算法設(shè)計(jì)54
• 4.2.2 卡爾曼濾波算法Matlab仿真54-55
• 4.3 無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)Matlab仿真55-57
• 4.4 PID四旋翼姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)57-60
• 4.4.1 PID控制器原理57-58
• 4.4.2 PID控制器Matlab仿真58-60
• 4.5 四旋翼空間運(yùn)動(dòng)軌跡仿真60-61
• 4.6 系統(tǒng)下位機(jī)程序設(shè)計(jì)61-64
• 4.6.1 STM32F103主程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.6.2 STC89C54煙氣自動(dòng)采集程序設(shè)計(jì)62-63
• 4.6.3 STC15W404無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)63-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 5 系統(tǒng)測(cè)試65-72
• 5.1 輔助電源電能質(zhì)量測(cè)試分析65-66
• 5.2 無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)測(cè)試分析66-67
• 5.3 煙氣自動(dòng)采集模塊測(cè)試分析67-69
• 5.3.1 煙氣采集ADS7841E模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊測(cè)試67-68
• 5.3.2 GP2Y1010AU0F1煙塵監(jiān)測(cè)模塊測(cè)試68-69
• 5.4 四旋翼空間姿態(tài)測(cè)試分析69-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 6 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 附錄81-83

【參考文獻(xiàn)】

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