本文關鍵詞：基于ARM平臺的工業(yè)鍋爐汽包水位控制裝置研制

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【摘要】：當今世界,能源短缺和大氣污染已經(jīng)成為共同面臨的兩大難題。我國存在很多工業(yè)和民用中小型鍋爐,其中大部分控制系統(tǒng)自動化程度低,存在燃燒不徹底、排煙氧氣含量偏高、排煙熱損失大等問題,直接造成了鍋爐熱效率低下和大量能量的浪費,同時也給環(huán)境帶來很大的污染。隨著先進控制理論和嵌入式處理器技術的發(fā)展,利用嵌入式處理器功耗低、體積小及專用性強等優(yōu)點,實現(xiàn)先進控制理論在鍋爐控制系統(tǒng)中的運用,提高其自動化水平具有良好的發(fā)展前景。本文在對工業(yè)鍋爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行深入分析的基礎上,以鍋爐汽包水位作為被控對象,把粒子群優(yōu)化算法和模糊控制與常規(guī)PID算法有效結(jié)合起來,設計了一種新型的智能控制器。其中粒子群算法可離線整定模糊PID控制器的參數(shù),彌補了模糊控制和常規(guī)PID控制都存在的參數(shù)選擇依賴經(jīng)驗和大量調(diào)試的缺陷。將此新型控制器運用到鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)中,并在MATLAB中對整個控制系統(tǒng)進行了仿真,仿真結(jié)果表明此新型智能控制器的控制效果優(yōu)于常規(guī)PID控制器和模糊PID控制器。在嵌入式Linux平臺上開發(fā)鍋爐汽包水位控制器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)基于32位低功耗ARM9微處理器S3C2440A,并根據(jù)汽包水位控制系統(tǒng)的具體要求設計了相關硬件電路。在汽包水位硬件控制系統(tǒng)基礎上進行了軟件開發(fā),實現(xiàn)了對鍋爐現(xiàn)場信號的檢測、處理與控制。鍋爐汽包水位控制軟件系統(tǒng)包括驅(qū)動程序和應用程序兩部分,其中應用程序是利用Qt/Embedded軟件開發(fā)的,開發(fā)了汽包水位系統(tǒng)的控制算法和圖形用戶界面。系統(tǒng)調(diào)試表明本文設計的基于ARM平臺的工業(yè)鍋爐控制裝置完成了對鍋爐汽包水位的控制,達到了預期的設計目標。
【關鍵詞】：汽包水位 模糊PID控制 粒子群算法 ARM9 Linux Qt/Embedded
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK223.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景和實用價值14
• 1.2 鍋爐系統(tǒng)14-16
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)17-20
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)18-20
• 第2章 鍋爐汽包水位動態(tài)特性研究與控制方法分析20-28
• 2.1 鍋爐汽包水位系統(tǒng)簡介20-21
• 2.2 鍋爐汽包水位的動態(tài)特性分析21-24
• 2.2.1 汽包水位在給水流量擾動下的動態(tài)特性22
• 2.2.2 汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性22-24
• 2.3 鍋爐汽包水位的控制方式24-27
• 2.3.1 單沖量汽包水位控制方式24-25
• 2.3.2 雙沖量汽包水位控制方式25-26
• 2.3.3 汽包水位三沖量控制方式26-27
• 2.3.4 鍋爐汽包水位常用控制方式比較27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 鍋爐汽包水位智能控制器的設計28-37
• 3.1 模糊PID控制理論介紹28-30
• 3.1.1 PID控制理論基礎28-29
• 3.1.2 模糊控制理論簡介29
• 3.1.3 模糊PID控制原理簡介29-30
• 3.2 汽包水位自適應模糊PID控制器的設計30-34
• 3.2.1 模糊PID控制器的結(jié)構(gòu)設計30-31
• 3.2.2 模糊PID控制器的論域選擇和參數(shù)確定31
• 3.2.3 模糊控制規(guī)則庫的設計31-33
• 3.2.4 模糊推理及去模糊化33-34
• 3.3 基于粒子群算法的模糊PID控制器優(yōu)化34-36
• 3.3.1 模糊PID控制器優(yōu)化方法的確定34
• 3.3.2 粒子群優(yōu)化算法34-35
• 3.3.3 粒子群算法優(yōu)化模糊PID控制器的參數(shù)35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于智能控制器的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)仿真37-47
• 4.1 基于模糊PID控制器的汽包水位控制系統(tǒng)仿真37-43
• 4.1.1 模糊PID控制系統(tǒng)仿真37-40
• 4.1.2 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的仿真40-43
• 4.2 粒子群優(yōu)化模糊PID控制器的汽包水位控制系統(tǒng)仿真43-46
• 4.2.1 粒子群算法優(yōu)化模糊PID控制器參數(shù)43-45
• 4.2.2 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的仿真45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 第5章 基于ARM平臺的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)硬件設計47-61
• 5.1 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的硬件總體設計方案47-48
• 5.2 關鍵器件選型48-53
• 5.2.1 流量傳感器的選取48-49
• 5.2.2 液位計的選取49
• 5.2.3 執(zhí)行器的選取49-50
• 5.2.4 ARM處理器的選取50-52
• 5.2.5 A/D選型52
• 5.2.6 D/A選型52-53
• 5.3 開發(fā)板硬件電路的介紹53-57
• 5.3.1 開發(fā)板核心電路介紹53-55
• 5.3.2 主要接.電路的介紹55-57
• 5.4 擴展電路的設計57-60
• 5.4.1 D/A電路57-58
• 5.4.2 V/I轉(zhuǎn)換電路58-59
• 5.4.3 I/V轉(zhuǎn)換電路59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 基于嵌入式Linux的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)軟件開發(fā)61-81
• 6.1 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的軟件總體設計方案61
• 6.2 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境搭建61-64
• 6.2.1 嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)流程61-63
• 6.2.2 目標板上安裝Linux操作系統(tǒng)63
• 6.2.3 建立交叉編譯工具鏈63-64
• 6.3 汽包水位控制系統(tǒng)設備驅(qū)動程序設計64-69
• 6.3.1 A/D驅(qū)動程序設計64-66
• 6.3.2 D/A驅(qū)動程序設計66-67
• 6.3.3 驅(qū)動程序加載67-69
• 6.4 鍋爐汽包水位系統(tǒng)的控制程序設計69-73
• 6.4.1 汽包水位控制系統(tǒng)主程序69-70
• 6.4.2 汽包水位控制系統(tǒng)定時子程序70-73
• 6.5 基于Qt/Embedded構(gòu)建鍋爐汽包水位系統(tǒng)的用戶界面73-80
• 6.5.1 嵌入式圖形用戶界面(GUI)的選擇73-74
• 6.5.2 Qt/Embedded編程機制的介紹74-75
• 6.5.3 構(gòu)建Qt/Embedded圖形開發(fā)環(huán)境75-77
• 6.5.4 Qt/Embedded圖形界面的設計77-80
• 6.6 本章小結(jié)80-81
• 第7章 系統(tǒng)調(diào)試81-85
• 7.1 鍋爐啟動控制裝置的調(diào)試81-83
• 7.2 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的調(diào)試83-84
• 7.3 本章小結(jié)84-85
• 總結(jié)與展望85-87
• 本文總結(jié)85-86
• 展望86-87
• 參考文獻87-90
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文90-91
• 致謝91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃建明;劉寶林;徐秀林;;基于S3C2440多路A/D轉(zhuǎn)換Linux驅(qū)動程序設計[J];微計算機信息;2011年09期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳富寬;船用增壓鍋爐汽包水位仿人智能控制研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

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本文編號：941544