本文關鍵詞：風機主控系統(tǒng)測試用半實物仿真平臺研究

  更多相關文章： 風機主控系統(tǒng) 半實物仿真平臺 遠程過程調用 風機模型 系統(tǒng)級測試

【摘要】：隨著計算機科學的不斷發(fā)展,仿真技術的應用領域不斷拓展,仿真理論以及基礎工具也不斷創(chuàng)新。在當今工業(yè)社會的各個領域,通過仿真技術來提高產品的可靠性,縮短研發(fā)周期,降低測試成本已經成為了一種新的潮流。主控系統(tǒng)作為風電機組的核心設備,其可靠性決定著整臺風機的穩(wěn)定性。本文結合“嵌入式PLC系統(tǒng)國產化”項目,針對國產化的風機主控系統(tǒng)在現場測試中出現的成本高、效率低、故障難以復現等問題,在分析了風機主控系統(tǒng)在風機運行中的工作流程的基礎上,結合當前已有的技術設備,引用半實物仿真思想,從技術方案、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_上搭建風機模型,通過與HMI、SCADA系統(tǒng)的聯合,實現風機主控系統(tǒng)的系統(tǒng)級測試,可以配合風機主控系統(tǒng)進行高低溫、振動、電磁干擾等環(huán)境試驗,提高可靠性。本文對課題需求進行了系統(tǒng)分析,論述了半實物仿真平臺在風機主控系統(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構,依靠由FPGA實現的協(xié)處理器處理內部數據任務,保證了主處理器的處理能力;依據底層MIO庫函數,設計了每個IO模塊對應的庫函數,在Simulink的LIB庫中設計了相應的接口模塊,設計了每個模塊的配置方式;通過RPC實現硬件系統(tǒng)與軟件環(huán)境的數據交互,完成了Simulink對底層硬件模塊上IO口的直接控制,實現了半實物仿真平臺的建模環(huán)境構建;為了使風機主控系統(tǒng)能夠在實驗室獲得與風場真實環(huán)境下一致的風機外部參數,依據風機主控系統(tǒng)的控制需求構建了風機的輪轂系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)的數學模型,設計了其狀態(tài)轉換關系邏輯;將實際溫度數據引入仿真系統(tǒng),完成了溫度系統(tǒng)模型的構建;在風機模型中配置了CANopen通信協(xié)議從站,實現了仿真模型與風機主控的CAN通信鏈路;對風機主控系統(tǒng)的控制策略進行了分析;搭建了半實物仿真平臺,在實驗室環(huán)境中對風機主控系統(tǒng)進行了系統(tǒng)級測試,通過SCADA系統(tǒng)對模擬風電場進行了驗證。通過實踐證明,半實物仿真系統(tǒng)能夠很好的配合實現風機主控的系統(tǒng)級測試。半實物仿真測試,突破了風機主控系統(tǒng)級測試的難題,提高了測試效率,國產的風機主控系統(tǒng)將穩(wěn)定、可靠、高效的成為萬千風場的“中國心”。
【關鍵詞】：風機主控系統(tǒng) 半實物仿真平臺 遠程過程調用 風機模型 系統(tǒng)級測試
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 半實物仿真技術簡介9-12
• 1.2.1 半實物仿真技術的發(fā)展應用現狀9-10
• 1.2.2 現有半實物仿真平臺技術方案分析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14-16
• 第二章 半實物仿真平臺總體結構設計16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 風機主控系統(tǒng)測試用半實物仿真平臺需求分析16-20
• 2.2.1 風機主控系統(tǒng)控制結構16-17
• 2.2.2 需求分析17-20
• 2.3 半實物仿真平臺設計思路20-21
• 2.4 半實物仿真平臺系統(tǒng)總體設計21-23
• 2.4.1 系統(tǒng)層級21
• 2.4.2 硬件網絡拓撲21-22
• 2.4.3 軟件架構22-23
• 2.5 本章小結23-24
• 第三章 半實物仿真平臺硬件系統(tǒng)設計24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 硬件架構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31-32
• 第四章 半實物仿真平臺軟件系統(tǒng)設計32-55
• 4.1 Vxworks操作系統(tǒng)構建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 模塊服務程序構建35-39
• 4.2.1 協(xié)處理器配置流程35-37
• 4.2.2 數據主站服務程序設計實現37-39
• 4.2.3 數據從站服務程序設計39
• 4.3 MIO服務程序設計39-45
• 4.3.1 MIO服務程序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 服務器端程序實現43-44
• 4.3.6 客戶端程序實現44-45
• 4.4 上位機建模環(huán)境構建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庫模塊設計48-49
• 4.4.3 DIO庫模塊設計49-50
• 4.4.4 CAN通信庫模塊設計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54-55
• 第五章 風電機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 風力機建模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 風況數據63-64
• 5.7 模擬風機CAN通信協(xié)議棧64-67
• 5.7.1 協(xié)議�？傮w設計64-65
• 5.7.2 協(xié)議棧執(zhí)行流程65
• 5.7.3 數據配置65-67
• 5.8 風機主控系統(tǒng)控制67-69
• 5.8.1 基本控制策略67-68
• 5.8.2 非全功率運行時風機控制68
• 5.8.3 全功率運行時風機控制68-69
• 5.9 半實物仿真風機驗證69-78
• 5.9.1 風機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 風機主控半實物仿真測試思路77-78
• 5.10 本章小結78-79
• 第六章 總結與展望79-81
• 6.1 論文總結79
• 6.2 工作展望79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-86
• 個人簡歷、在校期間發(fā)表學術論文與研究成果86

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：908942