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(shù)開始被廣泛關(guān)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(chǔ)上提出羅茨動力機(jī)用于低品位余熱發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)方案并對其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。為使控制系統(tǒng)調(diào)試方便、易維護(hù),改善運(yùn)行穩(wěn)定性,增強(qiáng)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(jìn)行深入研究,通過控制系統(tǒng)硬件平臺優(yōu)化以及先進(jìn)控制算法應(yīng)用達(dá)到改善控制系統(tǒng)工作性能的目的。主要從以下幾方面進(jìn)行研究:1.對控制系統(tǒng)功能需求進(jìn)行分析,提出模塊-基板形式的硬件整體設(shè)計(jì)方案,在模塊化硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出軟件系統(tǒng)方案,并對低品位余熱發(fā)電機(jī)組控制方法進(jìn)行研究,將模糊PID控制應(yīng)用于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,致力于穩(wěn)定電能的研究。2.運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想搭建具有可裁剪、可移植、可擴(kuò)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(zhuǎn)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(qū)動模塊、伺服節(jié)流閥驅(qū)動模塊、開關(guān)量輸出模塊）、電源模塊以及通信接口模塊。各功能模塊獨(dú)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(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)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(shù)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(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 羅茨動力機(jī)的在低品位余熱發(fā)電裝置中的應(yīng)用
    1.4 低品位余熱發(fā)電技術(shù)控制系統(tǒng)研究
        1.4.1 低品位余熱發(fā)電技術(shù)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(nèi)容
        1.5.1 課題的提出
        1.5.2 論文主要研究內(nèi)容
第二章 控制系統(tǒng)需求分析與總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 低品位余熱發(fā)電裝置介紹
        2.1.1 羅茨動力機(jī)
        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(jī)及電力輸出控制柜
    2.2 需求分析與方案設(shè)計(jì)
        2.2.1 關(guān)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(shè)計(jì)
        2.2.5 軟件總體方案設(shè)計(jì)
    2.3 低品位余熱發(fā)電機(jī)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(jié)
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(shè)計(jì)
    3.3 主MCU輸入接口電路設(shè)計(jì)
        3.3.1 儀表信號采集電路設(shè)計(jì)
        3.3.2 轉(zhuǎn)速檢測電路設(shè)計(jì)
        3.3.3 I/O輸入通道電路設(shè)計(jì)
    3.4 從MCU輸出接口電路設(shè)計(jì)
        3.4.1 電動比例閥驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 伺服節(jié)流閥驅(qū)動電路設(shè)計(jì)
        3.4.3 開關(guān)量輸出接口電路設(shè)計(jì)
    3.5 多電源電路設(shè)計(jì)
        3.5.1 24V-12V電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        3.5.2 24V-5V電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        3.5.3 5V-3.3V電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    3.6 通信接口電路設(shè)計(jì)
        3.6.1 RS232 通信接口電路設(shè)計(jì)
        3.6.2 RS485 上位機(jī)通信接口電路設(shè)計(jì)
    3.7 模塊-基板硬件平臺搭建
    3.8 本章小結(jié)
第四章 低品位余熱發(fā)電嵌入式控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 低品位余熱發(fā)電系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)方案
        4.1.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
        4.1.2 冷卻潤滑系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.1.3 發(fā)電系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.1.4 故障處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 系統(tǒng)模型建立
        4.2.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模糊PID控制器設(shè)計(jì)
        4.2.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
    4.3 系統(tǒng)通信模塊軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 SPI通訊程序設(shè)計(jì)
        4.3.2 人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
            4.3.2.1 人機(jī)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(jī)交互系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.4 人機(jī)交互功能界面設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試
    5.1 基礎(chǔ)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(qū)動硬件測試
        5.1.5 電動比例閥驅(qū)動硬件測試
        5.1.6 轉(zhuǎn)速檢測硬件測試
    5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析
        5.2.1 試驗(yàn)平臺
        5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A
攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝



本文編號：3483932