大水位差港口客运缆车监控系统研究

论文摘要

地面缆车是大水位差港口斜坡道码头运送旅客、搬运货物的主要交通工具,采用钢丝绳牵引方式拖动,其控制系统的自动化水平在很大程度上决定了缆车运行的安全可靠性。缆车的安全运行取决于两个方面:一方面是当水位涨落时,缆车如何实现实时准确地调绳,避免发生危险;另一方面是如何保证缆车运行平稳,冲击小,保证乘客的安全。因此这两个方面也就是缆车控制系统需要重点解决的问题。 目前,在长江三峡库区沿线港口的缆车控制系统大多采用手动调绳方式,自动化程度低,调绳精度不高,缆车的平稳起制动问题也没有得到很好的解决。本文从解决以上两方面的问题为出发点,在对现有缆车系统进行深入调研的基础上,对缆车平稳起制动关键问题进行了深入的探讨,运用曲线模拟和几何规划理论对缆车运行进行优化,得出了一些有价值的结论。为了提高缆车调绳的自动化水平,将水位变送器测得的水位信号引入上位机,结合模糊控制理论对缆车的自动及半自动调绳进行了研究,提出了缆车调绳模糊控制的整套技术方案,即以水位差和水位变化的速率为二维模糊控制器的输入量,以缆车的调绳量为控制输出量来实现缆车的自动调绳。本文开发设计了缆车控制系统人机界面,利用VB计算机高级语言开发了一套缆车仿真控制系统,较好地实现了控制系统人机界面的功能,对水位实时跟踪,缆车自动、半自动调绳以及重要参数的仪表显示都作了很深入的分析。特别是对缆车调绳和水位报警的设计,作出了多个方案,经仿真研究表明,文中采用的调绳报警方案达到了控制系统的要求,很好地表达了缆车调绳手动、半自动、自动三种模式,为缆车控制系统的工程实际使用提供了技术支持。为了实现缆车的智能调绳,须引入库区水位值的变化,但由于大水位差港口独特的地理环境,难以采用打竖井的方式来测量水位值,本文在大量实验研究的基础上,提出了一套缆车码头水位测量的可行方案,较好的解决了水位的测量问题,同时对于水位信号的引入,采用51单片机作为内核,以ADC0809作为模数转换芯片开发出了一套专用模数转换模块,附加设计RS-232串口通信电路和硬件报警装置,解决了水位信号引入上位机的问题。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外缆车研究的现状
• 1.3.1 国内地面缆车情况
• 1.3.2 国外地面缆车情况
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 缆车平稳起制动关键技术及控制方案设计
• 2.1 港口缆车概况
• 2.1.1 港口缆车系统
• 2.1.2 客运缆车参数、码头地理参数及工作流程
• 2.2 缆车运行优化分析
• 2.2.1 缆车运行v-t曲线
• 2.2.2 变速曲线函数模拟
• 2.2.3 数学模型的建立及优化
• 2.2.4 几何规划法求解缆车运行优化设计
• 2.2.5 缆车运行优化 C语言程序
• 2.2.6 缆车运行优化小结
• 2.3 缆车电气控制系统方案设计
• 2.3.1 控制方案概述
• 2.3.2 控制系统的体系结构
• 2.3.3 缆车控制系统运行流程
• 第3章 缆车调绳的模糊控制研究
• 3.1 模糊理论与模糊控制
• 3.1.1 模糊控制的基本思想
• 3.1.2 模糊控制的基本原理
• 3.1.3 精确量的模糊量化处理
• 3.1.4 模糊控制器的结构设计
• 3.1.5 模糊控制规则的设计
• 3.1.6 模糊控制算法流程
• 3.2 缆车调绳的模糊控制设计
• 3.2.1 缆车模糊控制系统方框图
• 3.2.2 确定模糊控制器的结构
• 3.2.3 建立缆车模糊控制规则
• 3.2.4 确定模糊变量的赋值表
• 第4章 水位信号的A/D转换及串行通信
• 4.1 YU20型压力变送器水位测量和精度试验
• 4.1.1 试验所用材料、设备装置和仪器
• 4.1.2 试验方法和过程
• 4.1.3 试验所得数据的研究分析
• 4.2 水位信号的A/D转换
• 4.2.1 ADC0809主要特性及引脚功能
• 4.2.2 AT89C51和 ADC0809芯片的接口电路
• 4.3 水位信号的串行通信
• 4.3.1 串行数据通信
• 4.3.2 单片机与 PC机的串行接口及电路
• 4.3.3 串行通讯的工作方式和波特率设置
• 4.3.4 上位 PC机的串行通信
• 第5章 港口客运缆车监控系统仿真研究
• 5.1 概述
• 5.2 控制系统主界面
• 5.3 缆车运行监视窗口
• 5.4 控制面板窗口
• 5.5 仪表显示窗口
• 5.6 水位报警机制
• 5.6.1 指示灯报警
• 5.6.2 声音报警
• 5.6.3 缆车水位报警设计
• 第6章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结及创新点
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研及发表学术论文情况