塔式太阳能光热发电无线网络控制系统的研究

【摘要】：无线网络控制系统作为一种新兴的、前沿的研究领域,以其组网的灵活性、拓扑的多样性以及后期维护、扩展的便捷性越来越受到人们的重视。而无线网络控制系统的最大特点是省去了有线方式的布线繁琐,施工、安装和调试工程量大,后期扩展不方便的问题。特别是网络内节点比较多的情况,更能凸显出无线网络控制系统的优势。而塔式太阳能光热电站的特点是电站占地面积大,定日镜数量多,控制信号简单,数据传输量小,因此采用无线网络控制系统要比传统的有线网络控制更具有优势。基于以上结论,本文进行了以下的研究工作:1.首先提出了工业无线控制网络的基本要求,根据要求对当前主流的工业无线标准ISA100.11a和WirelessHART进行了对比研究。其中包括无线控制网络设备的构成和功能特点,然后从层次结构上将两个标准的特点进行了对比。通过多方面的对比,选取出更加适用于塔式太阳能光热电站无线控制网络的标准。2.根据标准研究设计控制网络结构,包括电站整体的控制网络结构和定日镜场的无线网络控制系统的结构。然后对无线网络控制系统的可靠性和安全性进行分析,提出一系列安全措施来应对可能存在的风险。在此基础上,又分析定日镜的控制技术和现有控制技术的特点,设计一种更加合理的定日镜的控制技术。最后,对定日镜场的运行模式进行分析和研究,根据运行模式和定日镜的控制技术设计定日镜的控制策略。3.针对定日镜的控制算法,结合无线控制网络存在的主要问题,提出基于模糊理论的参数自调节模糊PID控制算法,利用Matlab/Simulink中的相关模块设计模糊控制器。然后基于TrueTime工具箱以及编写代码搭建无线网络控制系统的仿真模型,验证不同网络环境下参数自调节模糊PID控制算法相比模糊PID控制算法对于电机的控制精度更加准确,更加适用于塔式太阳能光热电站无线网络控制系统的结论。 【关键词】：无线控制 标准对比 网络设计 定日镜控制 模糊PID
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景和意义10-11
• 1.2 塔式太阳能光热发电研究现状11-12
• 1.3 无线网络控制系统12-15
• 1.3.1 无线网络控制简介12-14
• 1.3.2 无线网络控制系统的研究现状14-15
• 1.3.3 无线网络控制系统中存在的主要问题15
• 1.4 论文主要研究工作15-17
• 第2章 工业无线控制网络标准分析对比17-23
• 2.1 工业无线控制网络的主要优点17
• 2.2 工业无线标准17-21
• 2.2.1 Wireless HART标准18-19
• 2.2.2 ISA100.11a标准19-21
• 2.3 标准对比选取21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 控制网络和控制方案设计23-33
• 3.1 控制网络的构成23-24
• 3.2 控制网络的设计24-27
• 3.3 控制网络的可靠性和安全性27-28
• 3.4 定日镜控制方案的设计28-32
• 3.4.1 定日镜运行模式28-29
• 3.4.2 定日镜跟踪控制设计29-31
• 3.4.3 定日镜控制策略31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 模糊PID控制算法33-43
• 4.1 PID控制算法33-35
• 4.2 模糊控制算法35-40
• 4.2.1 模糊控制的特点35-36
• 4.2.2 模糊控制的原理36-40
• 4.3 模糊PID控制器40-42
• 4.3.1 参数自整定模糊PID原理40-41
• 4.3.2 参数自整定模糊PID控制规则41
• 4.3.3 参数自整定模糊PID控制器设计步骤41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 定日镜无线网络控制系统仿真43-58
• 5.1 TrueTime工具箱简介43-44
• 5.2 仿真模型的建立44-50
• 5.2.1 定日镜控制原理44-45
• 5.2.2 基于PID仿真模型的建立45-47
• 5.2.3 基于模糊PID仿真模型的建立47-50
• 5.3 仿真结果分析50-56
• 5.3.1 不同网络时延下的对比分析50-52
• 5.3.2 不同丢包率下的对比分析52-54
• 5.3.3 不同扰动下的对比分析54-56
• 5.4 结论56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表论文及其他成果63-64
• 致谢64

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