本文關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)測試用半實物仿真平臺研究

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【摘要】：隨著計算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展,仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,仿真理論以及基礎(chǔ)工具也不斷創(chuàng)新。在當(dāng)今工業(yè)社會的各個領(lǐng)域,通過仿真技術(shù)來提高產(chǎn)品的可靠性,縮短研發(fā)周期,降低測試成本已經(jīng)成為了一種新的潮流。主控系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的核心設(shè)備,其可靠性決定著整臺風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性。本文結(jié)合“嵌入式PLC系統(tǒng)國產(chǎn)化”項目,針對國產(chǎn)化的風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)在現(xiàn)場測試中出現(xiàn)的成本高、效率低、故障難以復(fù)現(xiàn)等問題,在分析了風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)運行中的工作流程的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前已有的技術(shù)設(shè)備,引用半實物仿真思想,從技術(shù)方案、硬件平臺、軟件環(huán)境等方面研制了一套半實物仿真平臺�？梢栽谠撈脚_上搭建風(fēng)機(jī)模型,通過與HMI、SCADA系統(tǒng)的聯(lián)合,實現(xiàn)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的系統(tǒng)級測試,可以配合風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行高低溫、振動、電磁干擾等環(huán)境試驗,提高可靠性。本文對課題需求進(jìn)行了系統(tǒng)分析,論述了半實物仿真平臺在風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)測試中的意義;分析了半實物仿真平臺中各個硬件模塊的工作原理,共分為AIO、DIO、CAN、程控電阻四種底層模塊;從軟件的角度將處理器與硬件模塊劃分為主從站結(jié)構(gòu),依靠由FPGA實現(xiàn)的協(xié)處理器處理內(nèi)部數(shù)據(jù)任務(wù),保證了主處理器的處理能力;依據(jù)底層MIO庫函數(shù),設(shè)計了每個IO模塊對應(yīng)的庫函數(shù),在Simulink的LIB庫中設(shè)計了相應(yīng)的接口模塊,設(shè)計了每個模塊的配置方式;通過RPC實現(xiàn)硬件系統(tǒng)與軟件環(huán)境的數(shù)據(jù)交互,完成了Simulink對底層硬件模塊上IO口的直接控制,實現(xiàn)了半實物仿真平臺的建模環(huán)境構(gòu)建;為了使風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)能夠在實驗室獲得與風(fēng)場真實環(huán)境下一致的風(fēng)機(jī)外部參數(shù),依據(jù)風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的控制需求構(gòu)建了風(fēng)機(jī)的輪轂系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了其狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系邏輯;將實際溫度數(shù)據(jù)引入仿真系統(tǒng),完成了溫度系統(tǒng)模型的構(gòu)建;在風(fēng)機(jī)模型中配置了CANopen通信協(xié)議從站,實現(xiàn)了仿真模型與風(fēng)機(jī)主控的CAN通信鏈路;對風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了分析;搭建了半實物仿真平臺,在實驗室環(huán)境中對風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)級測試,通過SCADA系統(tǒng)對模擬風(fēng)電場進(jìn)行了驗證。通過實踐證明,半實物仿真系統(tǒng)能夠很好的配合實現(xiàn)風(fēng)機(jī)主控的系統(tǒng)級測試。半實物仿真測試,突破了風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)級測試的難題,提高了測試效率,國產(chǎn)的風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)將穩(wěn)定、可靠、高效的成為萬千風(fēng)場的“中國心”。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng) 半實物仿真平臺 遠(yuǎn)程過程調(diào)用 風(fēng)機(jī)模型 系統(tǒng)級測試
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題來源9
• 1.2 半實物仿真技術(shù)簡介9-12
• 1.2.1 半實物仿真技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 現(xiàn)有半實物仿真平臺技術(shù)方案分析10-12
• 1.3 課題背景12-14
• 1.4 論文主要完成工作以及論文整體架構(gòu)14-16
• 第二章 半實物仿真平臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)測試用半實物仿真平臺需求分析16-20
• 2.2.1 風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2.2 需求分析17-20
• 2.3 半實物仿真平臺設(shè)計思路20-21
• 2.4 半實物仿真平臺系統(tǒng)總體設(shè)計21-23
• 2.4.1 系統(tǒng)層級21
• 2.4.2 硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>21-22
• 2.4.3 軟件架構(gòu)22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 半實物仿真平臺硬件系統(tǒng)設(shè)計24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 硬件架構(gòu)24
• 3.3 CPU模塊24-26
• 3.4 DIO模塊26-27
• 3.5 AIO模塊27-28
• 3.6 CAN模塊28
• 3.7 程控電阻模塊28-31
• 3.8 背板模塊31
• 3.9 本章小結(jié)31-32
• 第四章 半實物仿真平臺軟件系統(tǒng)設(shè)計32-55
• 4.1 Vxworks操作系統(tǒng)構(gòu)建32-35
• 4.1.1 Vxworks概述32
• 4.1.2 BSP分析32-33
• 4.1.3 Vxworks鏡像操作系統(tǒng)啟動33-35
• 4.2 模塊服務(wù)程序構(gòu)建35-39
• 4.2.1 協(xié)處理器配置流程35-37
• 4.2.2 數(shù)據(jù)主站服務(wù)程序設(shè)計實現(xiàn)37-39
• 4.2.3 數(shù)據(jù)從站服務(wù)程序設(shè)計39
• 4.3 MIO服務(wù)程序設(shè)計39-45
• 4.3.1 MIO服務(wù)程序39-40
• 4.3.2 RPC原理40-42
• 4.3.3 RPC工作流程42-43
• 4.3.4 XDR編碼43
• 4.3.5 服務(wù)器端程序?qū)崿F(xiàn)43-44
• 4.3.6 客戶端程序?qū)崿F(xiàn)44-45
• 4.4 上位機(jī)建模環(huán)境構(gòu)建45-52
• 4.4.1 引言45-48
• 4.4.1.1 Simulink運行原理46-47
• 4.4.1.2 S函數(shù)47
• 4.4.1.3 Mex文件47
• 4.4.1.4 Lib庫封裝47-48
• 4.4.2 AIO庫模塊設(shè)計48-49
• 4.4.3 DIO庫模塊設(shè)計49-50
• 4.4.4 CAN通信庫模塊設(shè)計50-51
• 4.4.5 程控電阻庫模塊51
• 4.4.6 LIB庫界面51-52
• 4.5 測試驗證52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 風(fēng)電機(jī)組控制器半實物仿真測試55-79
• 5.1 引言55
• 5.2 輪轂系統(tǒng)模型程序55-59
• 5.2.1 風(fēng)力機(jī)建模55-58
• 5.2.2 變槳系統(tǒng)58-59
• 5.3 塔基系統(tǒng)模型程序59-61
• 5.4 偏航系統(tǒng)模型程序61-62
• 5.5 溫度系統(tǒng)模型62-63
• 5.6 風(fēng)況數(shù)據(jù)63-64
• 5.7 模擬風(fēng)機(jī)CAN通信協(xié)議棧64-67
• 5.7.1 協(xié)議�？傮w設(shè)計64-65
• 5.7.2 協(xié)議棧執(zhí)行流程65
• 5.7.3 數(shù)據(jù)配置65-67
• 5.8 風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)控制67-69
• 5.8.1 基本控制策略67-68
• 5.8.2 非全功率運行時風(fēng)機(jī)控制68
• 5.8.3 全功率運行時風(fēng)機(jī)控制68-69
• 5.9 半實物仿真風(fēng)機(jī)驗證69-78
• 5.9.1 風(fēng)機(jī)主控半實物仿真平臺實物系統(tǒng)69-71
• 5.9.2 半實物仿真平臺運行測試71-77
• 5.9.3 風(fēng)機(jī)主控半實物仿真測試思路77-78
• 5.10 本章小結(jié)78-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 論文總結(jié)79
• 6.2 工作展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：908942