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小型制冷装置柔性实验平台的研制

作　者: 段鹏
导　师: 姜周曙；丁强
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 变频空调柔性 .NET 控制算法
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 1次
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内容摘要

变频空调由于性能优良、节省能源等特点,逐渐成为空调的主要发展方向。目前对于变频空调产品的开发,其制冷系统及其电控系统开发过程相对分离,难以保证开发进度和性能质量,从而导致实验工作量大、开发周期较长。如何加快变频空调产品的开发,成为企业争夺市场和提高效益的一个重要的研究课题。提出了一种小型制冷装置柔性实验平台的研制方案,具有模块化、可互换性等柔性特点。通过实验平台实现对小型制冷装置中被控部件的控制,对实验过程中各参数的采集分析,实现对制冷系统的优化设计,并直接在该平台上实现其控制系统的功能。获取软件设计所需的各类参数,确定和改进控制策略,以缩短产品开发周期,提高产品开发的质量。首先通过研究制冷装置开发的过程和规律,结合国家对变频空调产品的质量标准和测试方法,提出了小型制冷装置柔性实验平台的硬件设计方案。详细阐述了其系统设计过程和工作原理。实验台的硬件系统包括计算机、可编程控制器(PLC)、变频器、输入采集模块、输出控制模块,实现了对实验数据的采集和运算处理,对压缩机、电子膨胀阀、风机等部件的控制。根据研发需求,提出了软件总体功能和设计框架与结构。下位机使用ControlStar集成开发环境完成可编程控制器的软件设计,实现对硬件系统的控制管理。根据面向对象的设计思想对软件进行设计,用统一建模语言(UML)对系统的各用例进行了详细的设计。在.NET开发环境下,完成了包括界面显示、数据处理、控制算法以及性能分析等模块的软件设计。采用SQL Server 2005完成系统数据库的开发,用于对实验数据的存储,使用ADO.NET及Linq to SQL等方式完成数据访问。在分析现有变频空调控制策略的基础上,实现了各种适合变频空调微处理器及满足产品功能实际需求的控制算法,便于设计人员调用、修改、观察和研究,以满足控制器定型设计的各项要求。论文还设计了故障诊断及性能分析模块,提出了基于规则的专家系统诊断分析方法,实现了对制冷系统的优化设计。最后进行了实验平台的调试、总结工作,针对不足之处提出了改进方向。实验结果表明,该平台实现了课题所要求的各项功能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景与意义  11-13
  1.2 发展概况  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-16
  1.4 本章小结  16-17
第2章制冷装置实验台设计  17-22
  2.1 变频空调的工作原理  17-18
  2.2 实验台工作原理及结构设计  18-20
  2.3 实验台总体功能设计  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章系统硬件设计  22-30
  3.1 硬件总体设计  22-24
    3.1.1 计算机控制系统  22-23
    3.1.2 系统构成  23-24
  3.2 测点分析  24-26
    3.2.1 测试参数及其工作范围  24-25
    3.2.2 仪器仪表选型  25-26
  3.3 控制单元  26-28
    3.3.1 PLC 控制模块  26-27
    3.3.2 变频器  27-28
  3.4 通信模块  28-29
  3.5 本章小结  29-30
第4章系统软件设计  30-48
  4.1 面向对象与UML 设计  30-32
    4.1.1 面向对象分析  30-31
    4.1.2 统一建模语言  31-32
  4.2 系统开发平台  32-34
    4.2.1 ControlStar  32-33
    4.2.2. NET 开发平台  33-34
    4.2.3 SQL Server 2005 开发平台  34
  4.3 软件总体设计  34-40
    4.3.1 系统总框架  35
    4.3.2 控制系统用例  35-36
    4.3.3 数据采集处理用例  36
    4.3.4 监控系统用例  36-38
    4.3.5 故障诊断用例  38
    4.3.6 动态交互图和实现图  38-40
  4.4 通信模块设计  40-44
    4.4.1 SerialPort 控件  40-41
    4.4.2 通信协议  41-43
    4.4.3 通信格式  43-44
  4.5 数据库模块设计  44-47
    4.5.1 ADO.NET  44-46
    4.5.2 数据库设计  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第5章实验台控制功能设计  48-58
  5.1 实验平台控制功能的需求分析  48-49
  5.2 实验平台控制方法的设计思想  49
  5.3 实验平台控制方法的设计实现  49-57
    5.3.1 常规模糊控制器算法  49-53
    5.3.2 带自调整因子的模糊控制算法  53-55
    5.3.3 控制功能的实现  55-57
  5.4 本章小结  57-58
第6章故障诊断及性能分析  58-77
  6.1 故障诊断的方法  58-59
  6.2 基于规则的专家系统  59-65
    6.2.1 基本概述  59-61
    6.2.2 专家系统的建立  61-65
  6.3 专家系统在制冷故障诊断中的应用  65-71
    6.3.1 常见故障汇总  66
    6.3.2 常见故障分析  66-68
    6.3.3 诊断过程  68-71
  6.4 专家系统在制冷性能分析中的应用  71-76
    6.4.1 性能问题的分析  71-74
    6.4.2 性能分析推理过程  74-76
  6.5 本章小结  76-77
第7章系统调试  77-82
  7.1 实验台系统硬件调试  77-78
  7.2 测控系统软件调试  78-80
    7.2.1 调试方法  78
    7.2.2 基本功能调试  78-79
    7.2.3 模块功能调试  79-80
  7.3 调试中遇到的部分问题及解决办法  80-81
  7.4 本章小结  81-82
第8章总结与展望  82-85
  8.1 总结  82-83
  8.2 展望  83-85
致谢  85-86
参考文献  86-89
附录  89-90
详细摘要  90-92

小型制冷装置柔性实验平台的研制

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