高效机泵系统协调控制研究
发布时间：2021-01-01 05:14
机泵系统在工业和农业等领域占据主要地位,每年的耗电量约为国家总电量的20%。若可以提高整个机泵系统的运行效率和降低能耗,对于当下绿色能源经济的发展有着十分重要的意义。其关键技术是在满足机泵系统需求的前提条件下,使得系统运行于高效区域。目前通常采取变频调速方案来提高整个机泵系统的效率,但会使得离心泵偏离设计工况点运行。本文通过将传统阀门控制和调速控制相结合,获得了离心泵运行在高效区域时的阀门开度和转速范围,进而实现了机泵系统的协调控制。论文的主要研究工作如下:1、分别建立了三相异步电机的矢量控制系统和离心泵的物理模型,进而搭建整个机泵系统模型。仿真结果证实了该模型的正确性。2、对离心泵的外特性进行了分析。同时以系统高效输出为目标,分别对机泵系统进行了阀门控制和调速控制。在此基础上,通过BP神经网络建立转速、阀门开度与输出效率之间的数学模型,获得协调控制方式下离心泵运行在高效区域时所对应的阀门开度范围和转速范围。3、针对常规协调控制动态性能较差等问题,一方面采用模糊自适应控制器优化阀门控制中的PID参数。另一方面对上述系统模型中的磁链观测器进行改进,实现了动态性能较好的矢量控制方案。在此基...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 机泵系统国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 异步电机-离心泵系统的建模
2.1 异步电机矢量控制系统
2.1.1 三相异步电机数学模型
2.1.2 坐标变换
2.1.3 矢量控制系统模型
2.2 离心泵建模
2.2.1 离心泵结构简介
2.2.2 基于SimHydraulics的离心泵模型
2.3 机泵系统仿真模型
2.4 本章小结
第三章 机泵系统高效工况运行分析
3.1 离心泵流量调节方式
3.1.1 节流调节方式
3.1.2 调速调节方式
3.2 离心泵的外特性分析
3.3 常规控制方式下机泵系统高效运行
3.3.1 阀门控制
3.3.2 调速控制
3.4 基于BP神经网络的高效运行区域预测
3.4.1 BP神经网络的基本原理
3.4.2 机泵系统高效运行预测模型
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于协调控制的机泵系统设计与分析
4.1 协调控制工作原理
4.2 基于模糊PID和改进磁链观测优化的协调控制
4.2.1 模糊PID自适应控制
4.2.2 改进磁链观测器的矢量控制
4.2.3 仿真结果与分析
4.3 分程协调控制
4.4 三种控制方式结果对比
4.4.1 输出特性分析
4.4.2 能效对比分析
4.4.3 可靠度分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]串联离心泵节流与变频控制方案比较分析[J]. 叶松涛,谢杰辉,魏秀静,罗雄麟. 化工自动化及仪表. 2015(01)
[2]离心泵变频控制对分支管路流量控制性能的影响分析[J]. 罗雄麟,叶松涛,许锋. 化工自动化及仪表. 2014(07)
[3]泵偏离最佳工况点分析及实际解决方法[J]. 刘常春,王全强. 煤矿机械. 2014(06)
[4]基于改进BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测模型[J]. 尹光志,李铭辉,李文璞,曹偈,李星. 煤炭学报. 2013(07)
[5]离心泵变频控制对流量控制性能的影响分析[J]. 聂建英,于洋,罗雄麟. 化工自动化及仪表. 2013(04)
[6]离心泵变频调速与调节阀组合控制设计方案探讨[J]. 刘秀琴,张少鹏,张道光. 石油化工自动化. 2013(01)
[7]发电厂循环水泵电机双速改造可行性分析[J]. 于渊. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2012(11)
[8]浅析水泵在灌溉系统工作中动力系统的配套[J]. 王金光. 吉林农业. 2012(09)
[9]变风量空调系统模糊自适应整定PID控制的仿真[J]. 曹振华. 系统仿真技术. 2012(03)
[10]化工企业泵的节能降耗措施[J]. 秦建林. 化工机械. 2011(02)
博士论文
[1]城市分布式泵站排水系统综合节能与协调优化控制研究[D]. 何中杰.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于功率匹配的机泵系统电机优化设计[D]. 陆超.安徽大学 2017
[2]基于液压泵和电机能量转换效率提升的液压系统节能方法[D]. 刘明.合肥工业大学 2015
[3]不同转速对离心泵性能影响的试验研究[D]. 杨晓珍.湖南农业大学 2004
本文编号：2950981
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
1.2 机泵系统国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 异步电机-离心泵系统的建模
2.1 异步电机矢量控制系统
2.1.1 三相异步电机数学模型
2.1.2 坐标变换
2.1.3 矢量控制系统模型
2.2 离心泵建模
2.2.1 离心泵结构简介
2.2.2 基于SimHydraulics的离心泵模型
2.3 机泵系统仿真模型
2.4 本章小结
第三章 机泵系统高效工况运行分析
3.1 离心泵流量调节方式
3.1.1 节流调节方式
3.1.2 调速调节方式
3.2 离心泵的外特性分析
3.3 常规控制方式下机泵系统高效运行
3.3.1 阀门控制
3.3.2 调速控制
3.4 基于BP神经网络的高效运行区域预测
3.4.1 BP神经网络的基本原理
3.4.2 机泵系统高效运行预测模型
3.4.3 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于协调控制的机泵系统设计与分析
4.1 协调控制工作原理
4.2 基于模糊PID和改进磁链观测优化的协调控制
4.2.1 模糊PID自适应控制
4.2.2 改进磁链观测器的矢量控制
4.2.3 仿真结果与分析
4.3 分程协调控制
4.4 三种控制方式结果对比
4.4.1 输出特性分析
4.4.2 能效对比分析
4.4.3 可靠度分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]串联离心泵节流与变频控制方案比较分析[J]. 叶松涛,谢杰辉,魏秀静,罗雄麟. 化工自动化及仪表. 2015(01)
[2]离心泵变频控制对分支管路流量控制性能的影响分析[J]. 罗雄麟,叶松涛,许锋. 化工自动化及仪表. 2014(07)
[3]泵偏离最佳工况点分析及实际解决方法[J]. 刘常春,王全强. 煤矿机械. 2014(06)
[4]基于改进BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测模型[J]. 尹光志,李铭辉,李文璞,曹偈,李星. 煤炭学报. 2013(07)
[5]离心泵变频控制对流量控制性能的影响分析[J]. 聂建英,于洋,罗雄麟. 化工自动化及仪表. 2013(04)
[6]离心泵变频调速与调节阀组合控制设计方案探讨[J]. 刘秀琴,张少鹏,张道光. 石油化工自动化. 2013(01)
[7]发电厂循环水泵电机双速改造可行性分析[J]. 于渊. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2012(11)
[8]浅析水泵在灌溉系统工作中动力系统的配套[J]. 王金光. 吉林农业. 2012(09)
[9]变风量空调系统模糊自适应整定PID控制的仿真[J]. 曹振华. 系统仿真技术. 2012(03)
[10]化工企业泵的节能降耗措施[J]. 秦建林. 化工机械. 2011(02)
博士论文
[1]城市分布式泵站排水系统综合节能与协调优化控制研究[D]. 何中杰.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于功率匹配的机泵系统电机优化设计[D]. 陆超.安徽大学 2017
[2]基于液压泵和电机能量转换效率提升的液压系统节能方法[D]. 刘明.合肥工业大学 2015
[3]不同转速对离心泵性能影响的试验研究[D]. 杨晓珍.湖南农业大学 2004
本文编号：2950981
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