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基于SIEMENS TIA Portal V13的风洞温度监控系统设计与算法研究

发布时间:2018-05-11 05:45

  本文选题:风洞 + 温度控制 ; 参考:《南京理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着科技的进步,人们的探索的范围增大,对特种设备的要求也越来越严苛,随之而来的就是对环境模拟设备模拟能力提出了更高的要求,而作为对试验材料检验的一项重要试验手段——风洞试验,也变的越发重要并得到了高速发展。风洞试验过程中,尤其是马赫数和攻角的改变引起风洞热负荷的剧烈变化,对风洞内温度的稳定提出了巨大的挑战,风洞温度控制也成为如今风洞试验技术的一个重要研究方向。论文以某研究所的0.6m连续式跨声速风洞的温度控制为背景,设计了风洞温度监控系统,系统主要由内循环子系统和外循环子系统组成,选用西门子S7-300、S7-200 PLC、西门子触摸屏和上位机WINCC作为系统的监控设备。首先,对风洞温度监控系统的工艺流程和控制需求进行了分析,设计出系统的控制架构与总体控制方案;其次,分析系统的整体控制流程和子系统控制流程,完成PLC的硬件设计和软件设计。然后,根据风洞温度控制工艺,对气动三通比例阀、换热器等风洞温度控制环节和风洞主压缩机产热环节建立数学模型,采用前馈PID和模糊前馈PID控制算法进行算法研究,并把模糊前馈PID控制算法应用于实际控制过程。最后,系统监控界面设置,展示了通讯调试、硬件调试和软件调试等系统调试过程和系统的运行情况。
[Abstract]:With the progress of science and technology, the scope of people's exploration has increased, and the requirements for special equipment are becoming more and more stringent, followed by a higher requirement for the simulation ability of environmental simulation equipment. Wind tunnel test, as an important test method for testing materials, has become more and more important and developed at high speed. In the process of wind tunnel test, especially the change of Mach number and angle of attack causes the drastic change of heat load of wind tunnel, which poses a great challenge to the stability of temperature in wind tunnel. Wind tunnel temperature control has also become an important research direction of wind tunnel test technology. Based on the temperature control of a 0.6m continuous transonic wind tunnel in a certain research institute, the temperature monitoring system of the wind tunnel is designed. The system is mainly composed of internal cycle subsystem and outer circulation subsystem. Siemens S7-300 S7-200 PLC, Siemens touch screen and upper computer WINCC are selected as the monitoring equipment of the system. Firstly, the process flow and control requirements of wind tunnel temperature monitoring system are analyzed, and the control structure and overall control scheme are designed. Secondly, the overall control flow and subsystem control flow of the system are analyzed. Complete the hardware design and software design of PLC. Then, according to the temperature control technology of wind tunnel, the mathematical model of wind tunnel temperature control link such as pneumatic three-way proportional valve, heat exchanger and heat production of wind tunnel main compressor is established, and the algorithm of feedforward PID and fuzzy feedforward PID control algorithm is studied. The fuzzy feedforward PID control algorithm is applied to the actual control process. Finally, the system monitoring interface settings, shows the communication debugging, hardware debugging and software debugging process and system operation.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V211.74;TP277

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本文编号:1872645

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