学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于LonWorks总线的智能路灯控制系统的节点开发

作　者: 崔嵬
导　师: 赵新秋
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 路灯照明监控系统 LonWorks现场总线 ShortStack技术 BP网络复合模糊PID控制遗传算法(GA)
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 210次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展,电力自动化技术也得到了迅速发展,传统的路灯照明监控系统因存在着效率低、成本高、无法及时监控等问题,已经无法满足现代化城市照明的需求,因此开发自动化程度高、运行可靠、高效节电、使用维护方便的先进路灯监控系统已成为当前的热点,而近几年来,现场总线技术迅速发展并在许多领域获得了广泛的应用,尤其是美国Echelon公司于1991年推出的LonWorks现场总线以其出色的开放性、互操作性,逐渐成为目前最具竞争力的现场总线之一,因此,研究基于现场总线技术的路灯照明监控系统具有极强的现实意义与应用价值。本文正是以此为出发点,结合电力系统方面的需求,对路灯照明监控系统的工作原理以及LonWorks现场总线技术进行了深入研究,开发出了基于LonWorks现场总线技术的路灯照明监控系统智能节点。本文首先详细介绍了LonWorks核心技术、ShortStack技术以及开发智能节点时所用到的硬件设备PIC16F877单片机和TP/FT-10F闪控模块(Flash Control Module)。然后对路灯照明监控系统智能节点的五大主要部分——照度、噪声检测单元、执行单元、电能参数采集单元、通信单元、存储单元进行了具体的软硬件开发;同时,为了改善路灯照度的控制效果,首先利用BP网络对路灯系统的模型进行辨识,然后采用了不同于传统PID控制策略的复合模糊PID控制方法,并使用遗传算法(GA)对隶属度函数的形状进行了寻优,最后进行了仿真研究。最后为便于对现场数据进行监控,采用Visual Basic 6.0(VB6.0)软件设计了上位机监控界面,并在LonMaker、LNS DDE Server、VB6.0以及SQL Server 2000数据库之间建立了数据链接,使LonWorks网络监控得以实现。本文开发的路灯照明监控系统智能节点采用开放的LonWorks现场总线技术,具有良好的互操作性、极强的通信实时性和对环境的适应性,实现了对路灯工作状态的远程智能化管理。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题背景  11-14
    1.1.1 路灯监控系统  11-12
    1.1.2 现场总线技术  12-13
    1.1.3 LonWorks 总线技术  13-14
  1.2 智能路灯监控系统的发展和研究现状  14-17
  1.3 课题研究的目的及意义  17
  1.4 论文主要内容及结构安排  17-19
第2章 LonWorks 总线技术及主要硬件设备  19-31
  2.1 LonWorks 核心技术  19-26
    2.1.1 概述  19
    2.1.2 LonWorks 技术的性能特点  19-20
    2.1.3 LonWorks 智能节点  20-21
    2.1.4 神经元芯片  21-23
    2.1.5 LonWorks 控制网络系统的构成  23-24
    2.1.6 LonTalk 通信协议  24-25
    2.1.7 ShortStack 技术  25-26
  2.2 硬件设备  26-30
    2.2.1 PIC16F877 单片机  27-28
    2.2.2 TP/FT-10F 闪控模块  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章 LonWorks 总线智能节点开发  31-51
  3.1 智能节点的整体设计  31-32
  3.2 节点硬件设计  32-40
    3.2.1 照度、噪声检测单元设计  32-34
    3.2.2 执行单元设计  34-36
    3.2.3 电能参数采集单元设计  36-38
    3.2.4 通信单元设计  38-40
    3.2.5 存储单元设计  40
  3.3 节点软件设计  40-50
    3.3.1 主程序设计  41-42
    3.3.2 照度、噪声检测单元软件设计  42-43
    3.3.3 电能参数采集单元软件设计  43-45
    3.3.4 通信单元软件设计  45-48
    3.3.5 存储单元软件设计  48-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章路灯照度的智能控制  51-69
  4.1 基本理论  51-57
    4.1.1 模糊控制原理  51-52
    4.1.2 神经网络原理  52-53
    4.1.3 PID 控制原理  53-55
    4.1.4 遗传算法原理  55-57
  4.2 路灯照度复合模糊PID 控制算法设计  57-65
    4.2.1 数学模型建立  57-60
    4.2.2 复合模糊PID 控制器设计  60-64
    4.2.3 隶属度函数形状优化  64-65
  4.3 仿真及结果分析  65-68
    4.3.1 跟踪效果仿真  65-67
    4.3.2 抗阶跃扰动仿真  67
    4.3.3 抗周期扰动仿真  67-68
  4.4 本章小结  68-69
第5章智能路灯控制系统监控的实现  69-80
  5.1 网络监控软件  70-73
    5.1.1 网络集成工具LonMaker  70
    5.1.2 LNS DDE Server  70-71
    5.1.3 Visual Basic 6.0 软件  71-72
    5.1.4 数据库SQL Server 2000 软件  72-73
  5.2 网络监控的实现  73-78
    5.2.1 VB6.0 与 LonWorks 控制网络之间的数据链接  73-75
    5.2.2 VB6.0 与 SQL Server 2000 数据库之间的数据链接  75-78
  5.3 本章小结  78-80
结论  80-81
参考文献  81-86
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  86-87
致谢  87-88
作者简介  88

基于LonWorks总线的智能路灯控制系统的节点开发

内容摘要

全文目录

相似论文