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天然气吸附控制系统的研究

作　者: 高非
导　师: 戴永寿；钱焕群
学　校: 中国石油大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 天然气吸附过程控制数学模型 PID控制仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

天然气吸附储存技术是一项先进的储气技术。近年来制约吸附天然气(ANG)发展的关键问题之一就是吸脱附过程的热效应影响。本课题设计的天然气吸附控制系统主要目标就是对吸附罐的温度进行控制,以解除吸附热效应对吸脱附过程的影响。本文首先从吸附系统的结构分析入手,结合其它温度控制系统硬件系统的研究,在此基础上简单的设计了本控制系统的硬件结构。利用电动调节阀调节天然气的流量来控制储气罐的内部温度,从而使温度保持恒定。本文研究了吸附热效应对吸附罐充气过程和放气过程的影响,然后采用机理建模法建立吸附系统动态模型,并通过实验数据和假设估计出模型中的参数,从而得到了控制对象的数学模型。由于被控对象具有时变参数,采用传统PID控制器,其控制效果通常无法满足对象的控制要求。因此,本文采用了分段设置参数的PID控制,根据工况的不同,控制参数也随之变化。本文使用MATLAB软件,对各阶段的PID控制器进行仿真。通过分析仿真曲线,可以看出系统在各个阶段都能产生很好的控制效果,具有超调量小、响应时间短等优点。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 概述  10-11
  1.2 课题的来源、选题的依据及研究意义  11-13
  1.3 课题的国内外研究现状分析  13-17
    1.3.1 传统的控制方式  13-14
    1.3.2 目前的控制方式  14-17
  1.4 研究内容  17-19
第2章天然气吸附控制系统的硬件组成  19-30
  2.1 天然气吸附系统简介  19-20
  2.2 控制系统要达到的控制目的  20
  2.3 采用的控制方法  20-21
  2.4 控制系统的硬件结构  21-29
    2.4.1 传感器选型  23-24
    2.4.2 计算机控制系统  24-27
    2.4.3 执行器选型  27-29
  2.5 电源与防爆措施  29
  2.6 小结  29-30
第3章天然气吸附系统建模  30-41
  3.1 天然气吸脱附动态特性研究  30-31
  3.2 建立系统数学模型的方法  31-35
  3.3 系统数学模型的建立  35-39
  3.4 模型的参数设定  39-41
第4章天然气吸附控制系统的软件设计  41-61
  4.1 控制系统软件的选择  41-43
  4.2 软件实现的功能  43-44
  4.3 控制算法组态  44-50
    4.3.1 组态语言描述法  44-45
    4.3.2 PID 控制算法  45-48
    4.3.3 PID 组态语言描述实现  48-50
  4.4 下位机部分  50
    4.4.1 定义亚当模块  50
    4.4.2 程序流程  50
  4.5 上位机部分  50-58
    4.5.1 建立新的应用程序和图形画面  51-52
    4.5.2 构造数据库  52-55
    4.5.3 建立动画连接  55
    4.5.4 运行和调试  55-58
  4.6 控制器参数整定  58-59
  4.7 小结  59-61
第5章系统的安装与调试  61-64
  5.1 ADAM 模块调试  61-62
  5.2 上下位机调试  62-63
  5.3 整体调试  63-64
第6章天然气吸附控制系统仿真  64-72
  6.1 仿真技术  64-65
  6.2 控制系统的仿真设计  65-72
    6.2.1 控制仿真模型的建立  65-68
    6.2.2 系统仿真  68-72
第7章结论  72-73
参考文献  73-77
附录  77-78
致谢  78-79
个人简历、在学期间的研究成果  79

天然气吸附控制系统的研究

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