基于遠(yuǎn)程計(jì)量閘門的動(dòng)態(tài)調(diào)水實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文關(guān)鍵詞:基于遠(yuǎn)程計(jì)量閘門的動(dòng)態(tài)調(diào)水實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)設(shè)計(jì),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:近年來,隨著我國調(diào)水工程數(shù)量逐漸增多,水資源分配不均的狀況得到了有效的改善,但其自動(dòng)化程度和調(diào)水效率較低。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)調(diào)水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提出了更高的要求。本課題設(shè)計(jì)了基于遠(yuǎn)程計(jì)量閘門的動(dòng)態(tài)調(diào)水實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng),給出了一種通用性、普遍性的動(dòng)態(tài)調(diào)水控制算法,對(duì)實(shí)現(xiàn)調(diào)水工程的高效自動(dòng)化控制、安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要的意義。 本課題完成了調(diào)水系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷脑O(shè)計(jì)建造,主要包括蓄水池、穩(wěn)壓池、消力池、渠道、回水槽等。根據(jù)流量以及測(cè)量的安全、準(zhǔn)確和經(jīng)濟(jì)性完成了水泵和流量計(jì)的計(jì)算選型。調(diào)水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)P筒粌H為實(shí)驗(yàn)研究的控制理論提供實(shí)踐驗(yàn)證模型,也為以后的調(diào)水系統(tǒng)的研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 對(duì)市場已有的遠(yuǎn)程計(jì)量平板閘門和圓弧閘門進(jìn)行研究和改進(jìn),設(shè)計(jì)了本調(diào)水系統(tǒng)的終端設(shè)備小型閘門,完成了閘門門板和上橫梁等重要零件的強(qiáng)度與剛度校核。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸以及工作的負(fù)載情況,完成了減速機(jī)、電機(jī)和鋼絲繩等零部件的計(jì)算選型。最終根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工出了符合要求的產(chǎn)品。 調(diào)水系統(tǒng)自動(dòng)化控制是本課題研究的重點(diǎn)。在對(duì)常用的調(diào)水系統(tǒng)的控制模型、渠池運(yùn)行方式及現(xiàn)有控制算法深入研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合課題所設(shè)計(jì)調(diào)水系統(tǒng),最終確定采用簡化的圣維南方程組模型對(duì)調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模;選用閘前常水位運(yùn)行模式為渠池的運(yùn)行模式;確定使用PI反饋控制算法為主要控制環(huán)節(jié),結(jié)合前饋環(huán)節(jié)和解耦環(huán)節(jié)為調(diào)水控制算法模式,加入前饋和解耦目的是提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。 根據(jù)確定的控制算法,在LabVIEW軟件中建立調(diào)水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了控制系統(tǒng)的仿真,驗(yàn)證了算法的正確性。采用試算法進(jìn)行PI參數(shù)整定,為后續(xù)仿真提供依據(jù)。以Visual Studio2010作為開發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)界面和底層程序,完成調(diào)水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】:調(diào)水系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/strong> 自動(dòng)化控制算法 仿真測(cè)試 軟件控制
【學(xué)位授予單位】:北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TV213.4-39
【目錄】:
- 摘要3-4
- Abstract4-9
- 1 緒論9-14
- 1.1 課題研究背景和意義9
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
- 1.2.1 動(dòng)態(tài)調(diào)水控制系統(tǒng)控制模型研究10-12
- 1.2.2 動(dòng)態(tài)調(diào)水控制系統(tǒng)算法研究12
- 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
- 1.4 本章小結(jié)13-14
- 2 動(dòng)態(tài)調(diào)水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)14-19
- 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)思路14
- 2.2 模型設(shè)計(jì)計(jì)算14
- 2.2.1 設(shè)計(jì)要求14
- 2.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)尺寸14
- 2.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)P驮O(shè)計(jì)14-15
- 2.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦\(yùn)行思路14
- 2.3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)P统叽缭O(shè)計(jì)14-15
- 2.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)P筒糠衷O(shè)備選型15-17
- 2.4.1 水泵選型15-16
- 2.4.2 流量計(jì)的選型16-17
- 2.5 實(shí)驗(yàn)?zāi)P蛯?shí)物圖17-18
- 2.6 本章小結(jié)18-19
- 3 遠(yuǎn)程計(jì)量閘門設(shè)計(jì)19-29
- 3.1 遠(yuǎn)程計(jì)量閘門設(shè)計(jì)思路19
- 3.2 遠(yuǎn)程計(jì)量平板閘門設(shè)計(jì)19-23
- 3.2.1 平板閘門設(shè)計(jì)方案19
- 3.2.2 平板閘門的設(shè)計(jì)計(jì)算19-22
- 3.2.3 平板閘門部分零部件的選型22-23
- 3.3 遠(yuǎn)程計(jì)量圓弧閘門設(shè)計(jì)23-28
- 3.3.1 遠(yuǎn)程計(jì)量圓弧閘門設(shè)計(jì)方案23-24
- 3.3.2 閘門的設(shè)計(jì)計(jì)算24-26
- 3.3.3 平板閘門部分零部件的選型26-28
- 3.4 閘門控制器的配型28
- 3.5 本章小結(jié)28-29
- 4 動(dòng)態(tài)調(diào)水控制方式研究29-52
- 4.1 控制模型29-33
- 4.1.1 控制模型分類30-31
- 4.1.2 控制模型比較31-32
- 4.1.3 模型選用總結(jié)32-33
- 4.2 渠池運(yùn)行方式33-35
- 4.2.1 渠池運(yùn)行方式分類33-34
- 4.2.2 渠池運(yùn)行方式比較34
- 4.2.3 運(yùn)行方式確定34-35
- 4.3 控制模型求解35-38
- 4.3.1 特征線求解結(jié)果35-37
- 4.3.2 特征線差分穩(wěn)定條件37
- 4.3.3 邊界點(diǎn)計(jì)算37-38
- 4.4 控制算法研究38-39
- 4.4.1 渠系控制算法介紹38
- 4.4.2 算法比較38-39
- 4.4.3 算法的確定39
- 4.5 調(diào)水系統(tǒng)控制算法模式39-51
- 4.5.1 前饋控制+反饋控制+解耦控制算法39-51
- 4.6 本章小結(jié)51-52
- 5 動(dòng)態(tài)調(diào)水系統(tǒng)仿真與軟件編寫52-67
- 5.1 動(dòng)態(tài)調(diào)水系統(tǒng)仿真程序設(shè)計(jì)52-58
- 5.1.1 仿真渠段52
- 5.1.2 數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)52-53
- 5.1.3 數(shù)學(xué)模型程序框圖53-54
- 5.1.4 數(shù)學(xué)模型程序54-55
- 5.1.5 控制算法程序框圖55-56
- 5.1.6 控制算法程序56-57
- 5.1.7 調(diào)水系統(tǒng)仿真程序57-58
- 5.2 PI參數(shù)整定58-60
- 5.3 仿真結(jié)果60-62
- 5.4 軟件開發(fā)62-66
- 5.4.1 軟件界面設(shè)計(jì)63-65
- 5.4.2 軟件程序設(shè)計(jì)65-66
- 5.5 本章小結(jié)66-67
- 6 結(jié)論與展望67-68
- 6.1 結(jié)論67
- 6.2 展望67-68
- 參考文獻(xiàn)68-71
- 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72
- 致謝72
【參考文獻(xiàn)】
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本文關(guān)鍵詞:基于遠(yuǎn)程計(jì)量閘門的動(dòng)態(tài)調(diào)水實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)設(shè)計(jì),,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):377002
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