一种便携式空气取样系统的研制

发布时间：2017-10-11 13:19

  本文关键词：一种便携式空气取样系统的研制

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【摘要】：随着我国核电事业不断发展壮大,各种便携式设备的需求量大大增加,目前,占据国内主流市场的空气取样系统均为国外生产,价格昂贵,操作界面为全英文并不友好,不仅采购周期长、价格贵,最重要的是维修困难,配件价格更是昂贵。而国内各大型核电站对空气取样系统需求量仍然巨大。鉴于此,需研制一种便携式的空气取样系统,小巧易携带,操作界面简单友好,采样流量率范围宽,流量率不需要手动调整,而是软件自适应调整,可根据不同环境更换风机滤头,实现不同体积范围的采样。本文详细阐述了便携式的空气取样系统的总体设计方案,提出了预期的研制目标。并对系统的硬件和软件根据功能划分为了详细的功能模块,详细的对各硬件和软件的功能模块加以说明,以此介绍了系统的详细设计过程,软件编写及调试过程等。系统软件实现的重点在流量采样模块和风机控制模块部分,风机控制部分采用模糊PID控制算法实现风速调控的技术。本文先介绍了PID控制技术的含义,什么是PID技术,在本设计中具体使用的模糊控制PID技术简介。再结合本设计,详细说明了模糊PID控制实现的步骤和原理。经过对系统的实验与测试,本设计在功能上已经满足所有的预期要求,并通过功能对比,比国内主流市场的空气取样系统优势明显。目前,该系统已通过核电站的技术鉴定,形成样机产品向各核电站进行推广。
【关键词】：空气取样 PID控制 便携式设备
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题背景及选题意义12-13
• 1.2 空气取样系统国内外发展现状13-16
• 1.2.1 空气取样系统发展现状13-16
• 1.2.2 主流市场空气取样系统的不足16
• 1.3 智能PID控制的发展概况和参数整定16-18
• 1.4 本论文研究的主要内容18
• 1.5 章节安排18-20
• 第二章 便携式空气取样系统总体设计20-28
• 2.1 系统概述20-24
• 2.1.1 系统的需求分析20-21
• 2.1.2 系统的组成21-24
• 2.1.3 系统研制目标24
• 2.2 硬件平台总体设计24-25
• 2.2.1 硬件组成框图24
• 2.2.2 硬件功能模块24-25
• 2.3 软件总体设计25-27
• 2.3.1 软件功能模块25-26
• 2.3.2 软件数据流图26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 便携式空气取样系统硬件详细设计与实现28-39
• 3.1 MCU核心电路的设计28-32
• 3.1.0 电源转换电路的设计29-30
• 3.1.1 晶振电路的设计30-31
• 3.1.2 复位电路的设计31
• 3.1.3 JTAG下载电路的设计31-32
• 3.2 系统外围电路的设计32-36
• 3.2.1 流量信号采集电路32
• 3.2.2 数据存储电路32-33
• 3.2.3 环境采样电路33-34
• 3.2.4 风机控制电路34
• 3.2.5 人机交互电路34-35
• 3.2.6 屏幕显示电路35-36
• 3.3 本章小结36-39
• 第四章 便携式空气取样系统软件详细设计与实现39-59
• 4.1 系统自检模块程序设计40
• 4.2 参数配置模块程序设计40-41
• 4.3 环境信息采集模块程序设计41-42
• 4.4 数据处理模块程序设计42-44
• 4.4.1 EPPROM的总线程序43-44
• 4.4.2 EPPROM的保存及查询程序44
• 4.4.3 显示屏显示程序44
• 4.5 DI通信模块程序设计44-45
• 4.6 流量信息采集程序设计45-46
• 4.6.1 累积流量的采集程序45
• 4.6.2 瞬时流量率的采集程序45-46
• 4.6.3 瞬时流量率的平滑处理程序46
• 4.7 风机控制程序设计46-58
• 4.7.1 模糊PID控制概述47-48
• 4.7.2 本文的模糊PID控制算法实现48-58
• 4.8 本章小结58-59
• 第五章 系统测试与实验59-69
• 5.1 空气取样系统实验平台搭建59
• 5.2 研制目标功能鉴定59-63
• 5.2.1 环境信息提示功能检验60
• 5.2.2 流量率可调功能检验60
• 5.2.3 预先设置取样体积/时间功能检验60-61
• 5.2.4 取样时取样信息显示功能检验61
• 5.2.5 断电记忆功能检验61
• 5.2.6 采样任务暂停功能检验61
• 5.2.7 历史任务查询功能检验61
• 5.2.8 重量与体积检验61-62
• 5.2.9 时间误差检验62
• 5.2.10 电源拉偏检验62-63
• 5.2.11 系统噪音检验63
• 5.3 控制算法系统实验与结果分析63-66
• 5.3.1 实验步骤及记录63-66
• 5.3.2 实验结果分析66
• 5.4 与目前国内主流产品的功能对比分析66-67
• 5.5 本章小结67-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 后续工作展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74
• 攻读学位期间所发表的成果74-75

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本文编号：1012737