特长公路隧道洞内值班室空气净化系统及非线性PID控制研究

发布时间：2017-07-16 11:19

  本文关键词：特长公路隧道洞内值班室空气净化系统及非线性PID控制研究

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【摘要】：随着我国交通运输网的高速发展,公路隧道的数量和规模都在不断地增加。对于长度大于10公里的特长公路隧道,为保障公路隧道的运营安全,需设置洞内值班室。洞内值班室环境较为封闭,室内空气污染严重,恶劣的工作环境将严重危害值班室救援人员的人身安全,从而威胁到隧道运营安全。本论文分析了特长公路隧道洞内值班室空气流动特性,结合值班室内污染物检测结果,针对性地提出了一种适用于公路隧道洞内值班室环境改善的空气净化系统。该系统在结构上分为三部分:室外净化过滤机组、室外富氧机组和室内循环机组。为了提高空气净化系统的净化效率,同时给出了三种系统工作模式:室内工作模式、室外工作模式、混合工作模式。区别于传统空气净化系统,本系统不仅可有效净化粉尘、颗粒物等污染物,对于隧道中CO消除及汽车尾气中的污染物净化,可完全满足救援人员室内24小时连续工作标准。此外,通过室外富氧机组的控制,可大大提高特长公路隧道洞内值班室的空气质量和舒适度。为了提高空气净化系统的控制精确性,本论文提出了一种值班室空气净化系统的非线性PID控制算法。利用Simulink仿真平台,比较了传统PID空气净化系统和非线性PID空气净化系统的控制性能。针对氧气浓度控制,进行了稳定性和快速性的仿真及分析。结果表明,非线性PID空气净化系统的稳定性、响应时间和最大超调量等性能指标均优于传统PID空气净化系统。本论文系统及控制方法已实施于秦岭终南山特长公路隧道值班室,净化和控制效果表明,该空气净化系统对污染物的净化效率,远高于现有的空气净化系统;该系统的控制效果和控制精度均满足预期的设计目标。本系统的成功应用为其他空气净化工程提供了一个较好的工程参考范例。
【关键词】：特长公路隧道洞内值班室 空气净化系统 非线性PID控制 Simulink
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U453.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 公路隧道内空气净化技术发展现状10-11
• 1.2.2 空气净化系统发展现状11-12
• 1.2.3 国外空气净化技术研究现状12-13
• 1.2.4 国内空气净化技术研究现状13-14
• 1.3 研究内容与章节安排14-16
• 第二章 空气净化系统总体设计16-26
• 2.1 空气净化系统设计方案16-17
• 2.1.1 空气净化系统管道布设16-17
• 2.1.2 空气净化系统控制参数17
• 2.2 空气净化系统机组设计17-21
• 2.2.1 系统机组结构设计17-18
• 2.2.2 系统工作模式设计18-21
• 2.3 空气净化系统变量分析21-25
• 2.3.1 CO浓度控制及干扰分析21-22
• 2.3.2 氧气浓度控制及干扰分析22-23
• 2.3.3 温湿度控制及干扰分析23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 空气净化系统非线性PID控制26-37
• 3.1 非线性PID控制构造26-29
• 3.1.1 非线性函数与PID控制级联26-27
• 3.1.2 参数非线性化27
• 3.1.3 非线性跟踪微分器构造27-29
• 3.2 增益参数非线性优化29-34
• 3.2.1 比例函数非线性化29-32
• 3.2.2 积分函数非线性化32-33
• 3.2.3 微分函数非线性化33-34
• 3.3 氧气浓度非线性PID模型建立34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 基于Simulink的空气净化系统氧气浓度仿真研究37-41
• 4.1 空气净化系统模型建立37-38
• 4.1.1 传统PID空气净化系统模型建立37-38
• 4.1.2 非线性PID空气净化系统模型建立38
• 4.2 氧气浓度传递函数建立38-39
• 4.3 氧气浓度仿真结果分析39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 空气净化系统实现与应用41-52
• 5.1 硬件系统实现41-42
• 5.1.1 可编程逻辑控制器选型41
• 5.1.2 现场设备选型41-42
• 5.2 软件系统实现42-44
• 5.2.1 空气净化系统控制流程42-43
• 5.2.2 空气净化系统显示界面43-44
• 5.3 空气净化系统实际应用44-51
• 5.3.1 空气净化系统净化效果44-47
• 5.3.2 空气净化系统控制效果47-51
• 5.4 本章小结51-52
• 总结与展望52-53
• 参考文献53-56
• 攻读学位期间取得的研究成果56-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王军号;姚莉;程永慧;;人机互动多功能智能空气净化器的设计[J];物联网技术;2016年02期

2 郭志龙;孔维立;庄卫东;;浅谈暖通空调自动控制系统的现状与发展趋势[J];智能城市;2015年01期

3 白磊;钦仿仿;崔羊威;彭辉;孟庆涛;;空调的智能控制系统[J];自动化与仪表;2015年05期

4 廖柏林;;一种新型非线性PI控制器的设计及其仿真[J];吉首大学学报(自然科学版);2013年04期

5 杨阳;强天伟;;浅谈中央空调自动控制的发展[J];科技信息;2012年30期

6 李界家;陈浩;李颖;;神经网络解耦控制在中央空调系统中的应用[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2012年01期

7 厉兆慧;夏洪;;一种非线性PID控制器建模与仿真[J];湖南农机;2011年11期

8 李桂梅;曾U喺，

本文编号：548421