隨著工業(yè)節(jié)能減排的號召,低品位余熱資源回收發(fā)電技術開始被廣泛關注。針對低品位余熱資源回收難問題,課題組在前期研究的基礎上提出羅茨動力機用于低品位余熱發(fā)電領域的技術方案并對其控制系統(tǒng)進行研究。為使控制系統(tǒng)調試方便、易維護,改善運行穩(wěn)定性,增強工作可靠性,本文對低品位余熱發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)進行深入研究,通過控制系統(tǒng)硬件平臺優(yōu)化以及先進控制算法應用達到改善控制系統(tǒng)工作性能的目的。主要從以下幾方面進行研究:1.對控制系統(tǒng)功能需求進行分析,提出模塊-基板形式的硬件整體設計方案,在模塊化硬件系統(tǒng)設計的基礎上提出軟件系統(tǒng)方案,并對低品位余熱發(fā)電機組控制方法進行研究,將模糊PID控制應用于轉速調節(jié)系統(tǒng)中,致力于穩(wěn)定電能的研究。2.運用模塊化設計思想搭建具有可裁剪、可移植、可擴展功能的模塊-基板形式硬件平臺。主要有以主從C8051F020片上系統(tǒng)為核心的最小系統(tǒng)模塊、輸入接口電路部分（包括儀表信號采集模塊、轉速檢測模塊、I/O輸入模塊）、輸出接口電路部分（包括電動比例閥驅動模塊、伺服節(jié)流閥驅動模塊、開關量輸出模塊）、電源模塊以及通信接口模塊。各功能模塊獨立存在,通過基板連接完成硬件平臺搭建,表明模塊-基... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 低品位余熱利用技術研究現(xiàn)狀
    1.3 低品位余熱發(fā)電裝置研究現(xiàn)狀
        1.3.1 小型動力機的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 羅茨動力機的在低品位余熱發(fā)電裝置中的應用
    1.4 低品位余熱發(fā)電技術控制系統(tǒng)研究
        1.4.1 低品位余熱發(fā)電技術控制系統(tǒng)現(xiàn)狀
        1.4.2 低品位余熱發(fā)電控制系統(tǒng)的確定
    1.5 課題的提出及研究內容
        1.5.1 課題的提出
        1.5.2 論文主要研究內容
第二章 控制系統(tǒng)需求分析與總體方案設計
    2.1 低品位余熱發(fā)電裝置介紹
        2.1.1 羅茨動力機
        2.1.2 蒸汽循環(huán)管道
        2.1.3 冷卻潤滑系統(tǒng)
        2.1.4 發(fā)電機及電力輸出控制柜
    2.2 需求分析與方案設計
        2.2.1 關鍵元器件的研究
        2.2.2 控制系統(tǒng)需求分析
        2.2.3 控制對象分析
        2.2.4 硬件總體方案設計
        2.2.5 軟件總體方案設計
    2.3 低品位余熱發(fā)電機組控制策略研究
        2.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性概念
        2.3.2 控制策略研究
        2.3.3 模糊PID控制器
            2.3.3.1 PID控制系統(tǒng)
            2.3.3.2 模糊控制器
            2.3.3.3 模糊PID控制系統(tǒng)
    2.4 本章小結
第三章 低品位余熱發(fā)電嵌入式控制系統(tǒng)硬件開發(fā)
    3.1 控制芯片選型
    3.2 最小系統(tǒng)設計
    3.3 主MCU輸入接口電路設計
        3.3.1 儀表信號采集電路設計
        3.3.2 轉速檢測電路設計
        3.3.3 I/O輸入通道電路設計
    3.4 從MCU輸出接口電路設計
        3.4.1 電動比例閥驅動電路設計
        3.4.2 伺服節(jié)流閥驅動電路設計
        3.4.3 開關量輸出接口電路設計
    3.5 多電源電路設計
        3.5.1 24V-12V電源轉換電路設計
        3.5.2 24V-5V電源轉換電路設計
        3.5.3 5V-3.3V電源轉換電路設計
    3.6 通信接口電路設計
        3.6.1 RS232 通信接口電路設計
        3.6.2 RS485 上位機通信接口電路設計
    3.7 模塊-基板硬件平臺搭建
    3.8 本章小結
第四章 低品位余熱發(fā)電嵌入式控制系統(tǒng)軟件設計
    4.1 低品位余熱發(fā)電系統(tǒng)軟件總體設計方案
        4.1.1 系統(tǒng)主程序設計
        4.1.2 冷卻潤滑系統(tǒng)軟件設計
        4.1.3 發(fā)電系統(tǒng)軟件設計
        4.1.4 故障處理系統(tǒng)設計
    4.2 轉速調節(jié)系統(tǒng)軟件設計
        4.2.1 系統(tǒng)模型建立
        4.2.2 轉速調節(jié)模糊PID控制器設計
        4.2.3 轉速調節(jié)系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
    4.3 系統(tǒng)通信模塊軟件設計
        4.3.1 SPI通訊程序設計
        4.3.2 人機交互系統(tǒng)設計
            4.3.2.1 人機交互系統(tǒng)選擇
            4.3.2.2 Modbus通信協(xié)議
            4.3.2.3 基于Modbus-RTU協(xié)議的人機交互系統(tǒng)軟件設計
    4.4 人機交互功能界面設計
    4.5 本章小結
第五章 控制系統(tǒng)實驗測試
    5.1 基礎硬件測試
        5.1.1 電源電路硬件測試
        5.1.2 最小系統(tǒng)硬件測試
        5.1.3 通信電路硬件測試
        5.1.4 伺服節(jié)流閥驅動硬件測試
        5.1.5 電動比例閥驅動硬件測試
        5.1.6 轉速檢測硬件測試
    5.2 試驗驗證與結果分析
        5.2.1 試驗平臺
        5.2.2 試驗結果與分析
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄 A
攻讀學位期間所取得的相關科研成果
致謝



本文編號：3483932