基于MPC的煤矿井下排水系统合理用电策略研究

发布时间：2017-04-11 18:22

  本文关键词：基于MPC的煤矿井下排水系统合理用电策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：合理用电是科学用电的一种方式,通过合理调整用电时间,避开高峰时段用电,为企业制定生产用电的策略,使企业在实现削峰填谷的同时,还能够计算出企业在低谷及平时时段用电的合理调度是非常必要的。合理用电的策略不仅可以降低企业的用电费用,同时也削减了高峰时段电力网络中的负担。本课题利用灰色系统理论和模型预测控制相结合的方式对煤矿井下排水系统进行了电能使用的分析。运用灰色系统创建了可以预测的灰色涌水量模型,实现了对未来时段内巷道涌水量的预测,使用模型预测控制的方法计算出平时及低谷时段合理的水泵抽水调度,最终制定出了煤矿井下排水系统的合理用电策略。课题采用MATLAB软件对涌水量模型进行了建立,对制定出的策略进行了仿真。结果表明,灰色预测模型能够高效地预测出未来时段内矿井可能达到的涌水量,使系统能够精确地转移负荷,而模型预测控制也计算出了平时及低谷时段内水泵抽水的调度。制定的策略使煤矿排水系统实现合理用电的同时,也满足了水仓水位的要求,到达了预期的效果。
【关键词】：模型预测 灰色理论 煤矿排水系统 水泵调度 合理用电
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD744
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外矿井排水系统研究状况12-14
• 1.2.1 国外研究状况12-13
• 1.2.2 国内研究状况13-14
• 1.3 课题研究的主要内容及方法14-15
• 1.3.1 课题的主要内容14-15
• 1.3.2 课题的应用方法15
• 1.4 本章小结15-16
• 2. 排水系统合理用电策略研究16-31
• 2.1 控制策略分析16-18
• 2.1.1 控制策略提出原因及目的16
• 2.1.2 老虎台矿井概况及影响因素16-18
• 2.2 灰色模型的建立18-23
• 2.2.1 灰色系统理论的应用18-20
• 2.2.2 GM(1,1)模型的检验方法20-21
• 2.2.3 GM(1,1)模型建立效果21-23
• 2.3 模型预测控制的应用23-26
• 2.3.1 开环模型建立及分析24-25
• 2.3.2 闭环模型建立及分析25-26
• 2.4 控制策略的总体方案设计26-29
• 2.4.1 辽宁地区峰谷时段设定26-27
• 2.4.2 泵房参数27
• 2.4.3 总体方案实现27-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 煤矿排水系统硬件构成31-44
• 3.1 控制系统总体设计31
• 3.2 单台水泵管路系统31-32
• 3.3 检测系统32-35
• 3.3.1 涌水量检测33
• 3.3.2 电磁阀33-34
• 3.3.3 真空表34
• 3.3.4 水仓液位检测34-35
• 3.3.5 泵送流量传感器35
• 3.4 控制实行系统35
• 3.5 排水泵的安全保障35-36
• 3.6 硬件技术拓展36-42
• 3.6.1 变频技术的原理36-38
• 3.6.2 变频泵调速的原理38
• 3.6.3 变频控制考虑因素38-39
• 3.6.4 变频器的PID控制算法39-41
• 3.6.5 变频技术在泵房中的应用41-42
• 3.7 本章小结42-44
• 4 系统软件设计44-51
• 4.1 总体设计44
• 4.2 水泵自动替换子程序44-45
• 4.3 水泵启动程序45
• 4.4 水泵及电网的冲击保护45-47
• 4.5 用电策略程序47
• 4.6 系统保护子程序47-48
• 4.7 系统的运行方式程序设计48-50
• 4.7.1 就地手动控制48
• 4.7.2 集中控制48-49
• 4.7.3 远程控制49
• 4.7.4 自动控制49
• 4.7.5 程序设计49-50
• 4.8 本章小结50-51
• 5 基于KingView的泵房操作界面51-57
• 5.1 上位机界面建立51-52
• 5.1.1 组态王软件51
• 5.1.2 监控界面建立过程51-52
• 5.2 上位机界面52-55
• 5.2.1 泵房监控界面52-53
• 5.2.2 水泵监控画面53-54
• 5.2.3 趋势曲线界面54-55
• 5.2.4 报警界面55
• 5.3 通讯实现55
• 5.4 本章小结55-57
• 6. 仿真实验研究57-63
• 6.1 水泵启动仿真实验57
• 6.2 峰前预测效果57-59
• 6.2.1 灰色预测效果58
• 6.2.2 模型预测控制效果58-59
• 6.3 用电策略仿真实验59-63
• 7 实验室实验63-65
• 结论65-66
• 附录A 组态王设计及PLC通信66-68
• 参考文献68-71
• 作者简历71-73
• 学位论文数据集73

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