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[硕士论文] 王永
动力工程及工程热物理;制冷及低温工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:低温技术的应用非常广泛,从人们的日常生活到工农业生产过程,从医疗技术到科学研究,都离不开低温技术。低温温度测量是低温技术研究的重要保障,低温温度测量时,各种漏热如固体传导热、辐射传热及残余气体的导热等会导致温度传感器所测的温度与被测介质的实际温度间存在一定的温差,温度参数的不准确使得无法正确判断低温流体的实际状态、低温系统的工作性能等,因此分析低温测量过程中影响测温效率的因素,获得精确的温度参数对低温系统的研究意义重大。
  本文对在低温流体管路输送系统中采用铂电阻温度传感器进行温度测量过程中的传热模型进行了研究,分析了不同因素对温度测量的影响。研究内容如下:
  (1)建立发泡绝热和真空绝热低温管道下采用贴壁式和插入式铂电阻温度传感器的测温稳态传热过程的数学模型,运用了热阻网络分析各部分热阻对于测温精度的影响。定量分析了不同热阻下测量温度与流体真实温度之间的偏差关系,结果表明:贴壁式和插入式铂电阻传感器所测点的温度均与流体温度存在误差,不同的热阻项会导致传感器测量温度具有不同的变化趋势以及温差,温差在0.1K至10K量级范围内变化。
  (2)针对低温流体输送过程中温度非稳态变化过程,本文对两种测温模型建立了非稳态传热数学模型,定量分析了不同热环境以及传感器结构尺寸对非稳态测温的影响,研究表明:漏热以及传感器的结构导致传感器的响应时间延长了几十秒至几百秒不等。
  (3)以水平低温流体输送管道为研究对象,进行实验和理论的比较,管道为充注液氮流体的预冷工况,通过PT100对不同测点测量的温度变化曲线和模拟计算进行对比分析,结果表明:当液氮以410.5Kg/h质量流量充注直径DN100管道时,T1测点温降曲线的流体状态变化的分界点温度大约为-112℃,在这点之前,管内流体以单相气态或者气液两相态流过PT100传感器,此后则以单相液态流过;T2测点流体状态变化的分界点温度大约为-139℃,最终管道末端上方和底部的温度分别为-160.49℃、-194.64℃,管道末端处达到了气液分层流状态。当液氮以615.8Kg/h流量充注管道时,T1测点流体状态变化分界点温度约为-129℃;最终稳定时末端上方和底部的温度分别为-190.05℃、-195.45℃,说明管道内流体基本以液相状态存在。
  (4)分析了影响低温流体输送过程中静态和动态温度测量精度的因素,针对不同的影响因素提出消除或减小测量误差的措施,对工程应用具有指导意义。
[硕士论文] 李南
控制工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:火电作为我国能源的重要支撑,在整个工业中发挥的作用不言而喻。主蒸汽流量是反映火电厂机组运行状况的关键参数之一,直接影响着煤耗率和热耗率计算结果的准确性,而且锅炉的状态监测、控制优化以及整个火电厂的经济效益分析都离不开主蒸汽流量。但是在火电厂的热工测量过程中,主蒸汽流量测量一直存在着很多问题,因为采用直接测量法时造成的节流损失是大型机组所不能接受的,而采用间接测量法时测量结果的精度难以得到保证,这给火电厂基于数据驱动的一系列工作带来了诸多问题。因此,在火电厂中对主蒸汽流量进行校正有着重要的意义。数据校正技术利用数据的冗余性,并结合各种统计方法,来降低或者消除测量误差对数据的影响,从而提高测量数据的可靠性、一致性和完整性。本文运用数据校正技术对火电厂汽轮机系统中的主蒸汽流量进行了校正,首先从数据校正的相关概念和原理出发,将系统稳态时线性数据校正方法运用到流体网络中,对流体网络带有误差的流量测量结果进行了校正,而且对不可测变量进行了估计,然后将校正后的结果和估计的结果与实际值进行了对比分析,结果表明校正后的流量比校正前的更加接近实际值,估计的流量也具有一定的准确性。其次,将数据校正技术应用到某1000MW超超临界电厂的13号机组的汽轮机系统,对已测量的主蒸汽流量进行了校正,通过已有的现场主蒸汽流量与机组负荷的关系模型和额定值对校正结果进行了分析,结果表明校正后的主蒸汽流量比校正前的更加接近实际值。同时,还对汽轮机系统中未测的流量变量进行了估计,并通过与额定值的对比对估计结果进行了分析,结果表明估计的流量也具有一定的准确性。
[硕士论文] 黄平平
控制工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:煤粉颗粒度对磨煤机效率、锅炉燃烧效率和安全性影响至关重要,但由于技术性和经济性的原因使得煤粉颗粒度的在线检测还不能实现,现阶段电厂还大多停留在离线定期取样对煤粉颗粒度进行测量。
  本文吸取借鉴了软测量技术在电厂飞灰含碳量、烟气含氧量的测量和球磨机负荷预测方向上应用的成功经验,采用基于支持向量机的软测量方法,对煤粉颗粒度进行在线测量研究。
  介绍了软测量方法的基本原理和建模方法,从制粉系统进行机理分析,找出影响煤粉颗粒度的相关因素,再基于国华三河电厂的现场实际运行历史数据,采用相关性分析的方法,对原始数据进行预处理,进而确定出用于软测量模型的辅助变量。以详细分析研究SVM支持向量机为基础,运用支持向量回归机的方法进行建模,实现软测量的方案。结合现场运行参数的数据特点,并从理论上分析了该方法的可行性。
  基于国华三河电厂1号磨煤机相关的历史数据,分别通过网格搜索法、遗传算法和粒子群算法三种不同方法进行参数寻优,详细地介绍了基于支持向量机的煤粉颗粒度软测量方法的实现过程。经过多次试验比对,找到软测量模型的最佳参数值。运用该模型对测试样本进行预测并和真实的煤粉颗粒度数据比较,得出了通过网格搜索法和遗传算法寻优建立的模型可以准确地估计出煤粉颗粒度的值的结论,充分说明了采用基于支持向量机的方法实现煤粉颗粒度在线测量的可行性。进而论证了该方法具备在实际生产中应用的条件和价值。
[硕士论文] 刘建军
控制工程 内蒙古大学 2016(学位年度)
摘要:在实际工业现场过程变量控制方面,被控对象往往都具有大时滞、时变、非线性且复杂的特性。加热水箱动态水循环温度控制是一个典型的大滞后过程,由于滞后时间长,控制作用不能及时到达,常规控制方法下实际运行往往很难取得理想的控制效果。
  随着科技的飞速发展和各种控制技术的更新,已经出现将各种新型智能控制算法融入常规控制理论中实现对温度大滞后等过程变量的实际控制。PLC可编程序控制器功能强大,抗干扰能力强,目前被广泛应用于工业现场控制,结合计算机强大的数据处理能力和监控组态设计为智能算法的实现提供了可能。
  本论文首先研究了温度大滞后系统控制算法相关理论实现与优化。然后,建立了加热水箱大滞后过程的一个数学模型,并在MATLAB平台上对常规PID控制及其改进、SMITH预估补偿、模糊PID控制算法进行了详细的仿真研究。基于下位机PLC搭建和配置系统硬件。在算法测试和实现上,利用OPC技术和WinCC上位机服务器完成Simulink仿真控制算法在过程装置平台的在线实时测试运行。在STEP7结构化编程中,开发实现了模糊PID算法在加热水箱系统的工程应用。基于WinCC组态了加热水箱温度控制系统监控画面,在系统实际运行中,相比传统的控制,模糊PID控制在温度曲线动态和稳态性能上都取得了优异的控制效果。
[博士论文] 顾慧
动力工程及工程热物理;动力机械及工程 东南大学 2016(学位年度)
摘要:电站安全、经济运行是保证国民经济稳定发展的基础,因此,针对大型火电机组的性能监测和运行优化技术的研究具有重要意义。由于热工过程结构复杂、非线性强、运行环境多变,难以建立精确适用的数学模型,因此需要借助数据挖掘手段对热工过程中复杂多变的数据进行分析,从中获得机组运行的知识和规则,从而达到热工过程状态监测和优化的目的。
  本文以热工过程的实时数据采集/存储系统获得的海量历史数据和实时数据为研究对象,在对热工过程数据进行预处理后,以属性约简和聚类分析等数据挖掘方法完成电站机组目标工况库的获取和运行状态监测。本文主要内容如下:
  1、开展了针对热工过程的数据预处理研究,将信息熵理论结合基本统计方法作为信号变换手段,实现信号不同层次内在特征的定量表征;采用自变量与因变量相关的延时样本的多元线性回归模型实现数据清洗;利用滑动样本熵对标准化处理后的运行数据进行样本熵分析,根据设定的稳态阈值提取稳态因子从而完成热工过程数据的稳定性判定;提出ECNN算法对热工过程数据进行压缩,通过减小高稳态样本的阈值权重、增加低稳态样本的阈值权重,使得压缩集在保留原始样本集数据特性基础上保留稳态程度较高的样本。
  2、针对传统离散算法的离散个数需预先设定的缺点,提出一种基于熵聚类(E_Cluster)的连续属性离散化方法,该方法从数据本身的分布特性出发,无需预先设定聚类的初参数。在粗糙集互补条件熵的基础上,引入处理增量数据的更新机制,获得改进的粗糙集互补条件算法(D_RED)。利用E_Cluster和D_RED算法对锅炉的可控运行参数进行连续属性离散化和属性约简,获得不同机组负荷下影响锅炉燃烧效率和炉膛出口NOx浓度的主要运行参数的变化情况。
  3、提出一种新的聚类评价指标Vnew,并将Vnew应用到改进Kmeans算法中,通过比较每种划分的聚类有效性指标值来确定最佳分类数,实现了类心个数的自适应。基于时频域信息熵分析的特征提取方法,采用改进的Kmeans算法分析炉膛压力信号,实现信号在不同变换空间内的能量分布特性定量表征和多层次特征提取,获得了炉膛压力信号特征值和机组负荷之间的关系。
  4、在处理混合型数据的经典K-prototypes聚类算法基础上,结合TS_PSO优化算法对聚类目标函数不相似程度D(x,y)函数进行寻优,获得了基于TS_PSO的自适应K-prototypes聚类算法,基于该方法获得了不同负荷和低位热值相应的最佳锅炉效率和最佳炉膛出口NOx浓度以及对应的各可控参数目标值,进而建立了反映实际锅炉实际最优运行水平的目标工况库。
  5、提出无需提前设定聚类初始值的EKFCM算法,通过计算Kmeans聚类过程中熵变差值,以跃迁差值达到最小值时的类别数作为FCM的初始参数,解决FCM聚类需要预先设定初始类心个数的缺点。为了避免总样本数目不断增加引起的处理难度加大的问题,在常见的FIFO增量处理策略基础上提出了Sub-TDFO策略。将所提出的EKFCM增量聚类算法应用于热工过程数据实时监测,完成了对空预器堵灰程度和汽轮机通流部分结垢的监测。
  6、从系统的原理、架构和功能等方面给出了热工过程数据知识发现系统(KDTPS)的设计与开发方案及其与厂级监控信息系统(SIS)的集成方案。
[硕士论文] 关经纬
电子科学与技术 大连理工大学 2016(学位年度)
摘要:在器件设计和制作过程中,微尺度气体传热是遇到的非常基础性的物理问题,研究微尺度气体传热对提高器件的可靠性和稳定性具有很重要的意义。微尺度气体间隙作为传热和绝热机构广泛地存在于微机械电子系统中,而且一些微纳传感器件,例如流速计、皮拉尼真空传感器,都是按照气体传热的原理设计、工作的。微尺度气体表面作为传热和对流的边界在许多微机械系统的设计过程中是要着重考虑的部分。在微尺度条件下,气体传热属性出现随尺度变化的物理现象,本文选用微热板结构,研究了微热板中微尺度气体传热属性随尺寸的变化关系。
  与标准CMOS工艺兼容,尺寸微小等是微热板结构所具有的特点,最重要的是它具有本文所研究的对象:气体间隙和表面。正是由于两种气体传热类型的共同存在,给研究带来了很大的困难,本文的研究思路是先做微尺度表面气体传热属性的研究,再将研究所获得的结果用于微尺度气体间隙传热的研究中。
  首先,设计和制作了正面刻蚀体硅型微热板结构,建立起该结构常温常压和常温真空两种条件下的热阻模型,并结合稳态平板法的热物性测试原理,测量出微热板中表面空气自然对流传热系数。结果表明,由于比表面积的增大,微尺度表面空气自然对流换热能力远远强于常规尺度下的情况。同时,采用有限元仿真对测量方法的准确性和影响测量方法的不确定性因素做了分析,结果表明,测量方法的准确度高,微热板加热区温度分布不均是影响方法准确度的主要原因。
  其次,基于表面牺牲层工艺,设计和制作了具有不同厚度气体间隙的微热板结构,同样建立了结构的常压和真空条件下的热阻模型,结合稳态平板法原理测试了微热板中空气传热热导,结合表面气体自然对流传热的研究结果,计算出气体间隙的热导及其间隙中空气的热导率。结果表明,在220nm-1900nm范围内,随着尺度的减小,空气热导呈现出先增加后减小的趋势,空气热导率则呈现出一直减小的趋势。
[硕士论文] 钱磊
动力工程及工程热物理;能源信息与自动化 东南大学 2016(学位年度)
摘要:热工过程的数学模型对其控制系统的设计起着关键作用。传统的热工过程模型辨识主要基于过程的动态特性试验,由于单元机组运行的特点,现场动态特性试验往往难以实施,即使做的动态特性试验,其结果也不一定理想。因此,研究基于现场数据的热工过程辨识不仅具有很强的理论意义,而且具有一定的应用价值。
  神经网络可以任意精度逼近连续函数,具有较强的适应能力和学习能力,广泛地应用于热工过程的非线性建模中。但辨识中如何确定神经网络的结构,如何提高网络的泛化能力,这些问题没有很好地解决。另外,神经网络模型不直观,不易于理解,难以与经典的控制理论方法结合使用。
  针对上述问题,论文研究基于现场数据的热工过程神经网络辨识,并提出从神经网络中提取传递函数的方法。主要研究内容及成果包括:
  1.针对普通的灵敏度剪枝算法存在的问题,在原有的灵敏度剪枝算法的基础上,提出了基于RBF神经网络的剪枝优化算法,并给出了的相应剪枝策略及算法步骤,仿真试验表明该算法是有效的;
  2.分析了利用现场进行神经网络模型辨识的可行性,提出了基于RBF神经网络剪枝算法的热工过程神经网络模型辨识方法,给出了相应的辨识算法步骤,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性;
  3.分析了锅炉过热汽温的过程及特性,将基于RBF神经网络剪枝算法的热工过程神经网络模型辨识方法应用于锅炉过热汽温模型辨识中,通过基于现场数据的仿真试验,验证了论文所提方法的有效性;
  4.针对现场热工试验的困难性,研究并提出了从神经网络模型中提取传递函数模型的方法,并结合遗传算法给出了相应的算法及步骤,通过仿真验证了该方法的有效性。
[硕士论文] 钱晓颖
动力工程 东南大学 2016(学位年度)
摘要:分数阶控制器是整数阶控制器的一种广义形式,分数阶PIλDμ控制器由于比整数阶PID控制器多出两个参数,具有更大的调节范围,对于现场大延迟以及大惯性的热工过程具有更好的控制品质和鲁棒性能。随着分数阶控制器的广泛使用,它的设计也成为一大难点。针对这个问题,参考整数阶PID控制器参数的工程整定方法,提出了一种分数阶PIλ控制器参数的工程整定方法以及一种微分可调的分数阶PIλDμ控制器参数的工程整定方法,主要研究内容包括:
  1.基于改进遗传算法提出一种分数阶PIλDμ控制器参数的优化整定方法。针对基本遗传算法在实际的应用中存在的问题,提出了相应的改进算法,并采用改进性能指标对控制器参数进行寻优,通过仿真研究基于改进遗传算法整定的分数阶PIλDμ控制器的控制性能;
  2.提出一种分数阶PIλ控制器参数工程整定方法。建立以过程滞后时间和惯性时间为输入,分数阶PIλ控制器参数为输出的工程整定神经网络模型,使用该模型可根据热工过程阶跃响应曲线特征参数(稳态增益K,滞后时间τ以及惯性时间Tc)方便地计算得到对应的分数阶PIλ控制器参数;
  3.提出一种微分可调的分数阶PIλDμ控制器参数工程整定方法。将分数阶PIλ Dμ控制器的微分份额作为工程整定模型的一个输入变量,建立以过程滞后时间、惯性时间和控制器的微分份额为输入,以分数阶PIλ Dμ控制器参数为输出的工程整定神经网络模型,使用该模型可通过改变微分份额输入方便地调整分数阶PIλ Dμ控制器的微分作用大小;
  4.将两种分数阶控制器的参数工程整定方法应用于单元机组过热汽温和再热汽温控制中,通过仿真研究这两种工程整定方法的实用性。
[硕士论文] 陈福多
光学 中国科学技术大学 2016(学位年度)
摘要:在研究燃烧流场诊断中,火焰中的温度是非常重要的物理参数,它是衡量燃烧效率的重要参数之一。燃烧场中对温度的衡量在工业生产和生态环境都有着重要的意义。在工业生产上可以提高燃烧的效率,提高能源利用率,在生态环境保护上可以燃烧污染物的排放。开发二维温度场分布反演软件,对于测量非均匀流场的温度,有着重要的意义。
  可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS,tunable diode laser absorptionspectroscopy)是一种非侵入式测量、高选择性、高灵敏度、高分辨率、可以实现温度、浓度、流速的测量的技术。TDLAS技术在燃烧流场诊断时不会带来干扰诊断测试燃烧流场的负影响。将TDLAS技术与计算机断层扫描技术(CT)结合起来,可以实现反演出待测诊断流场的二维分布。本文开发了基于TDLAS技术与计算机断层扫描技术(CT)的二维温度场分布反演软件,可视化的软件易于非专业人员的流程化操作,本文的研究内容主要包括下面几个部分:
  1,首先介绍二维温度场测量的意义,分析对比传统的测量方法和新型的光谱的测量方法,在光谱学的测量方法中,重点介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)方法的特点和研究现状。
  2,从分子吸收光谱角度出发,介绍了红外吸收光谱温度测量的基础理论Beer-Lambert定律以及分子吸收光谱的线强和吸收线型函数的概念,结合本文的研究,利用HITRAN(High-resolution Transmission Molecular Absorption)高分辨分子数据库,结合Python语言,开发了HITRAN数据库选择谱线的程序,对H2O的吸收光谱做了计算,选取了合适的吸收线对作为测温谱线。详细阐述了TDLAS技术的两种基本技术方法:直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术,分析对比了两者各自的优缺点。
  3,为了开发基于TDLAS的二维温度场分布反演软件,基于Python语言,开发了处理Hitran数据库的可视化程序,实现了Hitran数据的获取、类SQL(数据库语言)的方式去选择和处理数据、线强、内配分函数、吸收系数和吸收光谱的三种线型函数显示、封装了处理数据的算法、吸收线的筛选。Python的跨平台与面向对象的特性,使得算法易于扩展。分析比较了Python语言相比Matlab数学工具在处理Hitran数据库的数据上的优势。
  4,文章分析了计算机断层扫苗技术的两大类算法,详细阐述了本文使用的代数迭代算法(ART,Algebraic reconstruction technique),基于Python语言,结合Tkinter绘制和用户交互的可视化界面,通过Scipy和Numpy数值算法计算库去计算矩阵、Matplotlib2D和3D绘图库绘制最终的结果,首先给出了二维温度场的数值模拟分布,在给定积分吸光度的基础上,反演出了二维温度场的分布和插值后的分布,接着反演了加上2%噪声后的分布。
[硕士论文] 冯新强
控制科学与工程 华北电力大学 2016(学位年度)
摘要:热工参数辨识和PID参数优化在某个角度上都能转化为最优化问题。随着群体智能理论在各个领域的快速发展,相继有许多学者将群体智能算法用于热工参数辨识和PID整定。然而群体智能算法用于热工参数辨识和PID参数优化时具有随机性强、收敛慢、耗时长的特点。本文针对这些不足,旨在将确定性的寻优算法应用于热工参数辨识和PID参数优化。
  本文首先介绍了如何将热工参数辨识和PID参数优化问题转化为最优化问题;然后仿真研究了在两类问题中目标函数沿各个方向上大体上呈单峰性的特点;再将黄金分割法分别与坐标轮换法、Powell直接法相结合形成两种新的确定性算法,其结合过程即先根据坐标轮换法或Powell直接法确定一维搜索方向,再利用黄金分割法进行一维寻优;最后将结合后的两种方法分别应用于热工参数辨识和PID参数优化,并与标准粒子群算法相比较以凸显改进算法的高效性。此外,本文又结合了IMC-PID,针对热工系统中普遍存在的一阶时滞、二阶时滞过程,以ITAE为目标函数,利用黄金分割法对IMC-PID的滤波器参数进行快速寻优。进一步显示基于黄金分割法的优化策略在控制器参数寻优时的独特优势。
  基于现场数据的应用表明,结合后的两种方法在快速性、精确性上明显优于标准粒子群算法,并且耗时短、前期收敛快、设置参数少、占用内存少,更适合于热工对象的在线参数辨识和PID控制系统参数的在线优化。将两种应用相结合,则为热工控制系统调节参数的在线快速自整定提供了一套新途径。
[硕士论文] 徐萌
控制科学与工程;检测技术与自动化装置 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2016(学位年度)
摘要:随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见中发[2015]9号》及其配套文件的颁布,能源互联网领域受到的关注日益增加,对新型检测技术的信息化、智能化方面的要求也在不断增长。
  虽然传统的热电检测计量装置已经十分成熟,但是从精度和信息量层面上仍然很难满足未来对温度场进行三维立体重建的客观要求。近些年,基于数字图像处理的层析重建技术因其弥补了上述方法的不足而得到了学术界广泛的关注,基于CCD的光学测温技术,将现代光电检测技术、数字图像处理技术和传统的辐射测温法相结合,具有非接触、响应快、实时动态测量等优点。
  本文基于光学层析成像算法对火焰三维温度场进行了重建及实验验证。首先,研究并改进了LFBP-SART层析重建算法,探讨了该算法的理论基础及其与双色测温法的结合,进而将其应用于火焰空间温度场重建。搭建了火焰三维温度场检测系统,该火焰检测系统由8台工业级彩色CCD相机、高频多路实时图像采集器和定制的实验规模燃烧器组成。获取了火焰在不同角度的二维彩色图像并转换为灰度图像,利用比色测温法结合层析算法重建出火焰在8个横截面上的灰度分布,经算法整合求得火焰温度截面分布图像,由此实现火焰温度场的三维分布重建。
  对LFBP-SART算法的模拟仿真验证结果显示,LFBP-SART算法相对于传统的层析重建算法具有空间分辨率高、收敛速度快、误差小、可移植性强等优点,结合比色测温法后更加适用于与硬件结合的、工业CCD图像采集系统,能够较好地完成火焰三维温度场重建功能。
  实验结果显示:对定制柴油燃烧器明火的实验研究中,LFBP-SART算法及硬件检测系统对火焰三维温度场重建有着较好的效果。这为光学三维测温法的工程应用提供了理论依据与实验支持。
[硕士论文] 张炼
控制理论与控制工程 河北大学 2015(学位年度)
摘要:分数阶微积分出现了300多年,而分数阶控制理论却是一个全新的概念。但是,随着分数阶微积分理论的不断发展,越来越多的专家和学者注意到分数阶控制理论对于系统建模和系统控制的优越性。其中将分数阶微积分理论与PID控制技术相结合而产生的分数阶PIλDμ控制器,为控制理论和控制工程的研究开辟了一个新的方向。对分数阶PIλDμ控制器的研究与应用已成为一个热门问题。
  本文从分数阶微积分理论出发,分析研究了分数阶PIλDμ控制器的性质以及整定方法,并应用到了主汽温串级控制系统中。
  首先分析了分数阶微积分的理论基础,介绍了分数阶PIλDμ控制器的基本原理、实现方法以及参数变化对其控制性能的影响。接着针对主汽温系统大惯性、大时延和时变性的特点,在串级控制系统中采用了分数阶PIλDμ控制器,并为了能快速的整定出控制器,提出了一种简单的工程整定方法。基于主汽温控制系统验证了分数阶PIλDμ控制器的有效性和鲁棒性。最后为了得到最优的分数阶PIλDμ控制器,采用粒子群算法对其进行参数优化,对两种不同方法得到的分数阶PIλDμ控制器进行比较,仿真结果表明,粒子群算法比第三章提出的工程整定法更优,得到的控制器控制效果更好。
[硕士论文] 严海连
动力工程 上海交通大学 2015(学位年度)
摘要:要实现对锅炉燃烧系统良好闭环控制,就非常有必要对目标进行准确的分解,最为关键的就是要让锅炉燃烧后热量能够满足蒸汽处在一定负荷所需求的热量,锅炉运行是经济区间,安全无隐患。从控制理论与控制工程角度,将所要优化的系统视为燃料量、送风量、引风量三输入和主蒸汽压力、炉膛过剩空气系数、炉膛负压三输出的典型多输入多输出系统。
  由于Markov随机场和Gibbs随机场具有等效性,MRF采用与模型的参数估计结合起来考虑,使用近似的方法计算联合概率,将先验知识集成到模型中。因此需要将参数估计和识别交替迭代直到收敛,参数估计方法主要有最大似然估计、最大伪似然方法和动态蒙特卡罗方法。提出采用高斯-马尔科夫随机场模型,从边界曲线密度函数与马尔科夫链切入,并考虑到扰动补偿,提高算法的抗干扰性能。
  锅炉燃烧系统是典型的工业生产过程,因此作为控制系统的被控对象,时滞性和干扰输入特性突出,为了解决这两个突出的问题,本文提出马尔科夫随机场和无模型自适应控制相结合,在参数估计时,采用动态蒙特卡罗方法,并且模型采用高斯-马尔科夫随机场模型,实现对扰动的补偿,减去副回路的负担。
  采用马尔科夫随机场和自适应控制相结合,在参数估计时,采用动态蒙特卡罗方法,基于高斯-马尔科夫随机场模型,实现对锅炉燃烧系统的优化控制。仿真结果表明马尔科夫随机场和自适应控制相结合控制效果比单纯进行PID控制所取得的效果优化明显,应用改进算法后实现时滞性兼容以及抗扰动性改良不少,取得预期的算法效果。
[硕士论文] 邝涛
系统工程 西安建筑科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着城镇化进程的加快,节能减排已成为当今社会的热点问题,集中供暖作为一个城市必要的基础设施,它的推广和普及已是大势所趋。集中供暖发展至今,由于控制方式不合理、能源有效利用率不高等原因,要完成“十二五”节能减排规划,使集中供暖稳定高效运行,就必须采取先进的控制策略,提高能源利用率。
  本文以鄂尔多斯上湾换热站为研究背景,介绍了换热站工艺流程和控制系统特点。依据控制系统的特点和换热站控制目标,设计了系统温度控制方案、系统压力控制方案和一次侧凝结水泵控制方案。在系统温度控制方案中,为使热源得到合理分配,本文结合当地气象资料和用户生活习惯,设计了二次侧供回水温度设定值预测控制系统,根据当地24小时室外温度变化趋势,合理划分了二次侧供回水温度的调节时间段,根据室外温度与二次侧供回水温度的关系,确定每个调节时间段内的设定值,并且以前馈的形式作用于控制系统。文章以高效节能为控制目的,以二次侧供水温度为控制前提,提出了以二次侧供水温度为主被控参数、一次侧管网流量为副被控参数的串级控制方案。
  为了对供暖过程中各设备间、温度与流量间的耦合关系进行分析,本文基于换热器的物理机理、通过分析一次侧管网流量和二次侧供回水温度的关系,建立了换热器动态数学模型,另外,还建立了管网、水泵和热用户的数学模型。基于以上数学模型,分别采用PID-PID串级控制、模糊参数自整定PID-PID串级控制和DMC-PID串级控制对换热站供暖系统串级控制方案进行仿真,验证了串级控制方案的合理性和可行性,并对三种控制算法下的系统动态性能和抗干扰能力进行了分析。
  为实现对上湾换热站整个控制系统的分散控制和集中管理,设计了基于Fameview组态画面的监控系统,现场设备与PLC的通信采用Modbus通信协议,提高了系统的抗干扰能力,增强了通信的稳定性,实现了换热站远程控制。
[硕士论文] 李武刚
检测技术与自动化装置 西安建筑科技大学 2015(学位年度)
摘要:冬季高校教室环境品质问题日益突出,尤其是热舒适性,直接影响大学生学习效率,同时也决定了教室的能耗水平。因此,即考虑教室的节能,又保证室内热舒适性成为冬季高校教室热舒适性研究的主要问题。
  本文主要是针对西安高校教室室内环境中的热舒适性展开系统研究,采用预计平均热感觉投票PMV(Predicted Mean Vote)方法。通过现场采集获得评价室内热环境舒适度的两个非常重要的热环境变量(空气温度和相对湿度),结合主观问卷调查方式了解学生对热环境的敏感度和衣着情况,最终确定学生可接受舒适性温度范围。
  为解决教室建筑能耗与热舒适性相矛盾的问题,采用多代理控制架构,给出了高校教室的智能控制系统框架。根据高校教室实际数据用Trnsys瞬态模拟软件搭建教室热环境模型,同时建立高校教室多代理系统模型,为后续控制模型的建立提供平台。
  以可接受热舒适性范围控制指标为限定条件,结合教室内外现场测量所获得的实际数据,利用模糊PID控制方法建立热舒适性、教室空气质量控制模型。通过Matlab+Trnsys方式,搭建实验仿真平台,实验结果表明,该智能控制系统能够很好的适用于高校教室的热舒适性控制。
[硕士论文] 王少龙
控制工程 西安工业大学 2015(学位年度)
摘要:随着全球能源逐渐匮乏和环境污染问题的日趋严重,寻找新能源已成为各国必须面对的现实。我们都知道,储量丰富的太阳能,是世界上最清洁,最具有大规模开发重复利用的可再生能源,人们也越来越多地关注和认可太阳能光伏发电。近年来,光伏并网发电技术已成为光伏发电的主流应用。因此,本文从太阳能光源跟踪及能馈方面来进行研究,高效利用太阳能,降低环境污染。
  本文研究的对象为太阳能光源跟踪及能馈系统:首先从太阳能板的构造、发电机理来研究如何将太阳能转换为电能;其次采用C8051F330单片机输出一系列序列脉冲控制信号,控制步进电机正转或反转,从而实现对太阳光源的准确跟踪;再次,对本系统最重要的储能元件铅酸蓄电池的维护和充放电特性进行研究分析,从铅酸蓄电池的结构构造、充放电原理,电池极化现象深入研究,使之更好的应用到系统中去。最后,通过对当前主流几种逆变电路的控制方法分析比较后,本文采取基于SPWM的电压输出并网控制策略进行系统整体功能的实现。利用单片机内部产生的单极性SPWM波,采用程序来控制调节SPWM波的占空比,得到理想的正弦波输出波形,实现电能的反馈应用。
  通过对本系统的研究,实现了在主电网无电时,能够将储存在电池中的直流电转化为220v交流电回馈用电电网,达到紧急用电的目的。本系统对用电缺乏的偏远地区和农村家庭用电具有广泛的应用前景。
[硕士论文] 李桂全
动力机械及工程 华中科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着发动机强化程度的不断提高,发动机热负荷问题越来越突出,尤其是与燃气直接接触的活塞,在高温高负载下可能会出现烧蚀、开裂、变形等现象。了解发动机活塞的温度分布,可以针对出现的问题提出有效的解决措施。测量活塞温度的方法多种多样,存储式方法就是其一,它可以在保证可靠性与精度的同时进行多工况测量。
  本文在课题组已有的存储式活塞温度测试系统的基础上,提出改进措施,重新设计。新系统减小了装置的体积,拓展了装置的应用范围;减少了装置的零部件数目,提高了装置的可靠性;统一了时钟信号,解决了原装置存在的数据缺失的问题。新系统包括电源、主控制单片机、实时时钟、温度触发开关、冷端温度测量、A/D转换、存储器和通讯串口等功能模块。包括统一供电、温度触发等节能设计延长了装置的工作时间,大容量的存储芯片也为长时间测量提供了保障。
  将新研发的存储式测量系统安装在发动机台架上,进行了活塞温度测量试验,以验证该系统以及固定装置的可靠性。与此同时,还紧靠着存储法的热电偶测点安装了硬度塞,作为一种应用最为广泛、结果能被普遍接受的温度测量手段,硬度塞验证了存储式方法的测量结果。
  在东风康明斯6BT涡轮增压柴油机活塞上仅安装存储式测量系统,测量了发动机扭矩在430N?m左右不变的情况下,转速分别为1300 r/min、1500 r/min、1700r/min、2000r/min、2200r/min时的活塞温度,分析了活塞温度随发动机转速的变化。试验结果表明,在任何转速下,都是活塞顶面的温度最高;在2200r/min时,排气门一侧活塞顶面温度最高,达到283℃。
[硕士论文] 赵盼龙
动力工程与工程热物理 华北电力大学 2015(学位年度)
摘要:现阶段,随着电站锅炉负荷的增加,炉膛屏式过热器底部出现结渣与超温的问题越来越突出。炉膛屏底结渣,会造成炉膛出口烟温偏高,降低锅炉热效率,严重的更会引起高温腐蚀,受热面爆管。因此,电站锅炉炉膛烟温分布的实时化和可视化,对锅炉的经济安全运行具有十分重要的作用。然而,由于炉内高烟温、冷壁面、多尘的特殊性,至今仍没有一种可靠性高,测量精确的在线式测温设备。
  本文通过对某300MW亚临界四角切圆燃烧锅炉进行数值模拟,寻找运行参数如一次风速、过量空气系数、燃尽风率等对屏底烟温分布的影响规律。根据模拟结果及对炉内特殊环境的分析,设计开发了一种基于可见光辐射测温原理的在线式烟温监测设备。此套测温仪探头尺寸在10mm左右,因而能直接安装在炉膛水冷壁管间隙中,大大减小了安装难度。其次,可见光测温为非接触式测温法,对炉内燃烧工况的影响可忽略不计。本文介绍了设备的组成构造,开发过程,以及后期在某300MW亚临界锅炉探火孔上的实地安装测试,根据测温数据得到测温仪毫安值输出与标准温度值的线性关系:t=47.3A+552,为后续显示电路设计提供依据。
  最后借助数值计算软件,将屏底截面离散化,依据平面上多台测温仪的测温数据,构建线性方程组,并通过正则化算法求解此线性方程组,最后利用二维插值函数,重建屏底截面的二维温度场分布。在误差评价标准中,计算得到归一化均方距离判据d为0.661%,归一化平均距离判据r为1.043%,证明此重构算法的可靠性及精确性。
[硕士论文] 张凯
控制工程 华北电力大学 2015(学位年度)
摘要:随着电力技术的不断的发展,大容量、高参数的发电机组不断增加,对煤、水等能源消耗量也越来越大。传统的水冷机组对水资源的消耗量极大,从另一方面来看,我国是一个水资源严重短缺的国家,而空冷技术是解决我国一些地区富煤贫水火电厂循环水冷却的有效措施之一。在这种情况下,空冷机组在我国火电厂中占的比重越来越大,空冷技术也得到前所未有的发展。空冷岛控制系统作为空冷岛系统中的重要组成部分,对于空冷岛系统的安全、经济运行发挥着极其重要的作用。
  本文从原理上介绍了空冷技术的分类,比较了空冷系统与水冷系统的优劣性,并结合邢台沙河电厂两台60万空冷机组的建设实际,介绍了空冷岛控制系统的工艺流程、主要设备、DCS硬件设备、热控设备选型,并对空冷岛控制系统中的自动调节、顺控逻辑、联锁保护逻辑、报警功能等方面进行了详细的介绍,最后结合调试、运行过程中发现的问题,对空冷岛控制系统中的自动调节、顺控逻辑、保护逻辑进行了改进和优化,并针对优化后的自动调节系统存在的不足提出了改进的对策,对于同类空冷发电机组问题的处理、解决,提供有益的借鉴经验。
[硕士论文] 林文莉
热能工程 南京理工大学 2015(学位年度)
摘要:液位与温度作为热工控制过程中重要的热工监控量,工业生产中对其控制效果要求逐渐增高,同时监控系统在实际实现过程中对控制器的性能与开发效率要求也越来越高。DSP芯片具有强大的数字信号处理功能同时还具备有多种功能模块,在热工控制系统中正逐渐得到广泛应用。
  本文以TMS320F28335DSP作为控制器,设计一种多热工量监测系统,实现温度与液位相互独立的控制系统。研究的主要内容包括多热工量监控系统硬件平台的搭建以及监控程序设计。多热工量监控系统硬件平台是基于THJ-3型热工对象模拟系统实验装置,由压力变送器,Pt100热电阻、温度变送器、DSP芯片控制器、模拟量输出模块和人机交互终端组成。监控系统软件设计开发以CCS3.3为平台,采用C语言编写监控程序。监控制系统主要实现:控制系统的选择、液位值与温度值信号采集、热工量数据实时显示、控制参数设置以及控制量输出。将本文所设计的多热工量监控系统用于控制THJ-3型热工对象模拟控制系统,分别进行了单容水箱、双容水箱和模拟锅炉定值监控系统实验,利用遗传算法进行PID控制参数整定。实验的结果表明,以实验室热工对象模拟控制系统为控制对象,以TMS320F28335DSP芯片作为核心控制器的多热工量监控系统可以很好地完成水箱液位值与模拟锅炉内胆温度值的控制。
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