基于pid算法的水轮机调速器毕业设计

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1、基于PID算法的水轮机调速器毕业设计目录摘要I目录II第一章绪论11.1课题概述11.1.1课题来源11.1.2提出问题11.2技术发展综述21.2.1水轮机调速器的发展21.2.2人工智能与基于PID算法的模糊控制理论的发展41.3设计主要工作5第二章水电站主、辅机及微机调速器选型72.1水电站概述72.2水电站关键设备介绍72.3水轮机的选型82.3.1初选水轮机型号82.3.2水轮机主要参数的计算92.3.3效率的修正值计算102.3.4转速的计算112.3.5工作范围验算122.3.6水轮机吸出高计

2、算142.4水电站辅助设备15IV2.4.1水轮机进水阀152.4.2油系统152.4.3气系统162.4.4水系统162.5微机调速器选型172.5.1BW(S)T系列步进式微机调速器172.5.2调节器系统组成及工作原理172.5.3调节器主要功能模块192.5.4PLC控制模块202.5.5触摸屏202.5.6微机调速器的通讯接口212.6机械液压系统222.7主要零部件222.8参数及标准252.8.1机械基本参数252.8.2水轮机调速系统的标准252.8.3调速系统的可靠性25第三章水轮机微机调

3、节系统263.1调速器在水电站的作用和地位263.2水轮机双调整调节系统273.2.1PLC水轮机微机调速器的总体结构283.2.2典型PLC水轮机微机调速器结构303.2.3本文采用的水轮机微机调速器结构形式313.3PLC微机调节器的动态特性313.3.1微机调速器PID调节系统的传递函数313.3.2微机调速器PID调节的离散算法323.3.3PLC微机调节器PID响应特性343.4Fuzzy-PID复合控制在微机调速系统中的应用353.4.1PID参数Fuzzy自整定控制原理36IV3.4.2PID

4、参数Fuzzy整定模型373.4.3模糊PID控制器383.5导叶和桨叶控制403.5.1协联关系403.5.2导叶开度的控制413.5.3桨叶开度求取423.6微机调节器的自动调节模式43第四章频率测量和机电转换部件454.1测频基本原理454.1.1动态频差和静态频差的原理464.2PLC测频单元474.2.1FX2N-64MT测频原理474.2.2减少误差的措施484.2.3精度分析494.3基于电机的电气/位移转换装置494.3.1微机调节器+电气/位移转换+机械液压随动系统504.3.2微机调节器

5、+电液随动系统514.4伺服电机在电气／位移转换部件上的应用524.4.1MINASA系列交流伺服电机介绍524.4.2交流伺服电机选择534.4.3基于交流伺服电机位置环控制的调速器54第五章微机调速器的硬件和软件565.1可编程控制器简介565.2调速器中可编程控制器硬件构成565.3微机调速器工作状态转换575.4微机调速器PID调节615.4.1PID调节625.5基于模糊控制的PID调节655.5.1模糊控制器的输入量变和输出变量66IV5.5.2各量化因子、比例因子与隶属度函数的选择675.5.

6、3建立模糊控制系统的控制规则685.5.4精确量的模糊化与模糊推理685.5.5模糊控制系统的清晰化695.6协联关系在PLC中的实现695.7操作终端常用画面、参数修改705.7.1触摸屏画面操作流程70结论75参考文献77致谢79IV西北工业大学继续教育学院毕业论文76西北工业大学继续教育学院毕业论文第一章绪论1.1课题概述1.1.1课题来源本设计研究课题来自新疆沙尔布拉克水电站的工程项目《水轮机调速系统》。1.1.2提出问题随着科技特别是各种控制理论的发展，人们广泛地将各种控制理论用于工业控制，研究出

7、了许多类型的控制系统[1]。水轮机调速器控制作为一种工业控制过程，逐步采用了基于PID算法的控制，本世纪七十年代以来在电液调速器的基础上，水轮机调速器有了很大的发展[2]。现阶段，主要以可编程控制器（PLC）和工业计算机为控制核心，以步进电机或伺服电机为执行机构取代电液转换器来构成水轮机调速系统。调速系统是水轮同步发电机的重要组成部分，调速系统用怎样的控制方式的问题，如果选择不当，不仅会提高事故的发生率，也必然影响电网运行的稳定性和可靠性。控制方式的选择又是一项复杂的、经验性很强的技术工作，加上水轮机调速系

8、统故障的原因很多、具有很的大不确定性，难以预测，难以快速、有效、准确地识别故障并采取有效措施及时排除故障。水轮机及其调速系统属于大型的机电设备也很难进行系统地各种控制实验。目前，水电站的水轮机调速器依然采用保守的、原有的控制方式，这势必会造成水电站工作效率的降低。因此，对水轮机调速系统的控制方式进行技术研究具有重要意义[3]。水轮机调节系统是一个非线性、时变、非最小相位系统,要想保证系统在不同的工况下都具有优良的