燃气电动调压及远程测控系统研究

发布时间：2017-10-27 09:20

  本文关键词：燃气电动调压及远程测控系统研究

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【摘要】：燃气调压是城市燃气输配系统中的关键环节,随着我国城市规模的进一步扩大,城市燃气需求量巨增,传统燃气调压技术已经不能满足应用需求。同时,我国正大力实施能源结构调整、发展低碳经济,均为燃气调压技术的发展带来了新的机遇和挑战。传统燃气调压器,采用自力式机械调压,存在机械疲劳、机械磨损等问题,导致调压精度低、稳定性差。为此,如何提高燃气调压器的调压性能和管理维护效率,实现天然气这一清洁能源的优质高效利用,已成为该领域的研究热点问题。本文在深入研究现有燃气调压技术和控制理论的基础上,以需求量最大的楼栋式燃气调压器为研究对象,设计出一种基于改进粒子群算法的RBF-PID复合控制算法,并设计了燃气电动调压装置及其远程测控系统。整个系统由燃气电动调压器终端和远程测控中心平台组成,以实现燃气调压系统的自动化和网络化。本文的研究工作,有望提高燃气调压准确度和安全性,提高燃气调压器监管维护效率,为推动燃气调压设备的自动化和网络化发展提供技术支撑。论文的主要工作包括:分析了现有燃气调压技术的国内外研究现状,根据当前燃气调压技术水平和课题实际功能需求,对燃气调压器进行了电动化设计,构建燃气电动调压装置,并提出燃气电动调压远程测控系统的总体方案。然后在总体方案的基础上,构建了燃气电动调压控制系统模型,并建立被控系统数学模型,设计了一种基于改进粒子群算法的RBF-PID复合控制算法,以改善燃气调压系统的控制性能。接着,设计并研制了燃气电动调压器终端,以及系统远程测控中心平台,实现了燃气的电动调压和远程测控。理论分析和实验结果表明,本文所设计的控制算法适用于解决时变非线性不确定燃气调压系统的控制问题,比其他三种算法具有更加优越的控制性能;同时,本文设计的燃气电动调压装置及其远程测控系统,具有较高的性价比和较好的实用性,实现了燃气的电动调压和远程测控。篇末,对本文所做的研究工作进行了总结与展望。
【关键词】：天然气 电动调压 远程测控 系统模型 控制算法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU996;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究来源9
• 1.2 课题研究背景、目的及意义9-11
• 1.2.1 课题研究背景9-10
• 1.2.2 课题研究目的10-11
• 1.2.3 课题研究意义11
• 1.3 燃气调压领域研究现状11-13
• 1.3.1 燃气调压器国外研究现状11-12
• 1.3.2 燃气调压器国内研究现状12-13
• 1.4 燃气调压控制算法研究现状13-14
• 1.5 神经网络系统辨识研究现状14-15
• 1.5.1 人工神经网络特点及应用14
• 1.5.2 人工神经网络与系统辨识14-15
• 1.6 课题主要研究内容及章节安排15-16
• 1.7 本章小结16-17
• 2 系统总体方案设计17-23
• 2.1 引言17
• 2.2 系统功能需求分析17
• 2.3 燃气调压器结构及技术研究17-20
• 2.3.1 传统燃气调压器结构及原理17-19
• 2.3.2 燃气调压器电动化设计19-20
• 2.4 系统总体方案设计20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 燃气电动调压控制算法研究23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 燃气电动调压控制系统模型23-25
• 3.3 燃气电动调压控制方法25
• 3.4 传统PID控制原理及参数自整定25-30
• 3.4.1 PID控制器原理25-29
• 3.4.2 PID控制器参数自整定方法29-30
• 3.5 基于人工神经网络的系统参数辨识30-32
• 3.5.1 系统辨识原理30-32
• 3.5.2 基于人工神经网络的系统辨识32
• 3.6 基于改进粒子群算法的RBF-PID控制32-40
• 3.6.1 基于RBF神经网络辨识的PID参数整定33-35
• 3.6.2 粒子群算法优化RBF神经网络35-36
• 3.6.3 基于改进粒子群算法的RBF-PID控制器设计36-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4 燃气电动调压器终端硬件设计41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 终端硬件电路总体结构41-42
• 4.3 终端各部分硬件电路42-54
• 4.3.1 微处理器模块电路设计42-44
• 4.3.2 数据通信模块电路设计44-47
• 4.3.3 电机控制模块电路设计47-49
• 4.3.4 数据采集模块及安全报警器电路设计49-53
• 4.3.5 电源供电模块选型及电路设计53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 5 燃气电动调压器终端软件设计55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 软件开发环境和程序总体结构55-56
• 5.2.1 软件开发环境介绍55-56
• 5.2.2 终端程序总体结构设计56
• 5.3 电机控制模块程序设计56-59
• 5.3.1 自适应调压控制程序设计57-59
• 5.3.2 指令开关控制程序设计59
• 5.4 数据采集模块程序设计59-61
• 5.4.1 压力数据采集程序设计59-60
• 5.4.2 温度数据采集程序设计60-61
• 5.5 数据通信模块程序设计61-65
• 5.5.1 建立TCP连接程序设计61-63
• 5.5.2 发送GPRS数据程序设计63
• 5.5.3 接收短消息程序设计63-65
• 5.6 安全报警模块程序设计65
• 5.7 主函数程序设计65-66
• 5.8 本章小结66-67
• 6 远程测控中心平台设计67-75
• 6.1 引言67
• 6.2 远程测控中心系统总体设计67-69
• 6.2.1 系统网络架构67-68
• 6.2.2 平台系统组成68-69
• 6.3 通信服务子系统设计69-71
• 6.3.1 TCP/IP数据接收模块设计69-70
• 6.3.2 SMS短信发送模块设计70-71
• 6.4 数据库服务子系统设计71-72
• 6.5 WEB服务子系统设计72-73
• 6.6 本章小结73-75
• 7 实验测试与结果分析75-85
• 7.1 引言75
• 7.2 控制算法仿真及结果分析75-78
• 7.2.1 MATLAB仿真参数75-76
• 7.2.2 仿真结果及分析76-77
• 7.2.3 系统稳定性测试及分析77-78
• 7.3 燃气电动调压器终端测试78-80
• 7.3.1 终端硬件电气特性测试78-79
• 7.3.2 终端具体功能测试79-80
• 7.4 远程测控中心平台测试80-83
• 7.5 实验测试结论83
• 7.6 本章小结83-85
• 8 总结与展望85-87
• 8.1 总结85
• 8.2 展望85-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93
• 附录93-95
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录93
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录93-94
• C. 系统硬件电路原理图94-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜坚;杨照林;田宝;刘高菲;;天然气管道出口压力控制器设计与仿真[J];石化技术;2015年05期

2 李敬一;王会彬;;基于PID算法的步进电机位置控制[J];军民两用技术与产品;2015年07期

3 祝悫智;王红菊;张兴;林嵩;;油气管道调节阀国内外技术现状分析[J];阀门;2015年01期

4 曹雄;叶俊辉;;中国天然气气源发展现状与展望[J];煤气与热力;2014年09期

5 温杰;;数据库设计中E-R模型设计的探究[J];无线互联科技;2014年08期

6 欧艳华;;基于神经网络的自适应PID控制器设计[J];机械设计与制造;2014年06期

7 程声烽;程小华;;神经网络在无刷直流电机控制系统中的应用[J];电机与控制应用;2014年04期

8 贾承造;张永峰;赵霞;;中国天然气工业发展前景与挑战[J];天然气工业;2014年02期

9 袁斌;;基于GPRS传输的TCP/IP通信协议[J];中小企业管理与科技(中旬刊);2014年01期

10 张劲军;何利民;宫敬;李玉星;宇波;刘刚;;油气储运理论与技术进展[J];中国石油大学学报(自然科学版);2013年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王志;电动调节阀动态特性与控制研究[D];山东大学;2013年

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本文编号：1102870