供热锅炉网络化控制系统的分析和研究

论文摘要

近年来,我国城市集中供热事业得到了快速发展。锅炉供热目前是我国北方城镇冬季供热的主体形式。供热锅炉控制系统性能的好坏直接影响城市生活供暖的质量。传统的控制系统中,系统内部各个单元之间以点对点的形式采用专线连接。如果相邻的两个物理单元的地理位置相距很遥远,则布线所需和费用之高令人难以想象。而网络控制系统(NCS)是指以数字网络封闭的计算机控制系统。网络控制系统综合了计算机、通信和自动控制等多方面技术,具有可靠性高、系统连线少、抗干扰能力强、通信协议开放等众多优点。由于网络技术的优点,大量的研究及应用开始集中在将数据网络用于工业控制领域中。本文首先对目前供热系统锅炉控制系统的一般结构进行了研究,提出了基于网络控制的控制结构。其次介绍了网络化控制系统的定义、发展和典型结构。采用供热量来控制锅炉的送煤量、鼓引风的运行状态实现优化燃烧。本文还描述了目前网络化控制系统的控制方法,对于系统中网络诱导时延,数据包丢失等网络控制系统的特性,从控制的角度出发进行了分析,并且提出了控制器设计方法,解决了这些特性给网络控制系统带来的稳定性问题。然后应用truetime工具箱搭建了网络控制系统的仿真平台,通过对锅炉系统中控制系统的仿真试验,研究了网络对于控制系统的影响。证明了本文的锅炉网络控制系统的有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 锅炉控制特点及其控制系统的发展和现状
• 1.2.1 锅炉控制特点
• 1.2.2 供暖锅炉控制系统的发展及国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 网络控制系统的描述
• 2.1 网络控制系统的概念和结构
• 2.2 网络控制系统中存在的问题
• 2.2.1 网络诱导时延
• 2.2.2 数据包的丢失
• 2.2.3 多包传输问题
• 2.2.4 采样周期选择问题
• 2.2.5 稳定性问题
• 2.3 节点的驱动方式
• 2.4 网络控制系统的研究现状
• 2.4.1 控制网络的研究
• 2.4.2 网络调度的研究
• 2.4.3 网络化控制系统的控制方法
• 3 锅炉供热网络控制系统及建模
• 3.1 锅炉网络控制系统模型的建立
• 3.1.1 网络控制系统的一般模型
• 3.1.2 锅炉供热网络控制系统结构模型
• 3.1.2.1 供暖锅炉控制系统的任务
• 3.1.2.2 供热锅炉控制系统的方案
• 3.1.2.3 供热锅炉网络控制系统的结构
• 3.2 网络控制系统的连续时间模型
• 3.3 网络控制系统的离散时间模型
• 4 锅炉网络控制系统的设计与分析
• 4.1 锅炉控制系统的时滞问题
• 4.2 时滞系统的国内外研究概况
• 4.3 时滞系统的网络化控制
• 4.3.1 模型描述
• 4.3.2 控制器设计及稳定性分析
• 4.3.3 仿真试验
• 4.4 存在时延及数据包丢失环境下的 NCS 的控制器的设计
• 4.4.1 模型描述
• 4.4.2 控制器设计和稳定性分析
• 4.5 网络控制系统的实验
• 5 网络控制系统仿真研究
• 5.1 TRUETIME 工具箱结构与功能
• 5.2 网络控制系统搭建步骤
• 5.2.1 初始化
• 5.2.2 控制功能实现
• 5.2.3 仿真实例
• 5.3 锅炉网络控制系统的仿真研究
• 6 结论
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献