谈述无线通信海浪海浪发电模拟装置动静态特性与无线数据采集系统学报

摘要:目前,全球能源短缺不足的日益严重和温室效应的不断加剧,使得寻找清洁、廉价和可再生能源的任务迫在眉睫。在目前众多的新能源中,海洋能从其明显的优点和巨大的使用价值受到了国内外的广泛关注。其中,通过波浪能进行发电是海洋能使用的重要模式之一,由此,进行海浪发电技术的探讨具有深刻和广泛的现实作用。“海浪发电模拟实验装置”的探讨依托于国家海洋局可再生能源专项资金项目“120kW漂浮式液压海浪发电站中试”(编号:GHME2010ZC01),旨在为该项目工程样机的整体设计提供技术参考和论述依据,结合工程样机的原理及设计需求,进行了本课题的探讨工作。首先,论文阐述了国内外海浪发电技术与海浪模拟技术的运用近况及进展走势,探讨了无线通信技术在海浪发电技术中的运用,根据工程样机的原理及设计需求,设计了海浪发电模拟实验装置的机械结构,通过对工程样机的工况分析,计算了海浪模拟液压伺服体系和发电液压体系中相关液压元件的技术参数,并对这些液压元件进行了选型,在此基础上建立了该实验装置的海浪模拟液压伺服体系和发电液压体系。其次,探讨了海浪发电模拟实验装置中海浪模拟液压伺服体系的硬件组成及制约原理,使用制约工程基础、流体动力制约等学科论述,建立了海浪模拟液压伺服体系阀控缸数学模型,在此基础上,得到了海浪模拟液压伺服体系的传递函数,结合相关参数的计算,建立了海浪模拟液压伺服体系的数学模型。使用MATLAB软件,采取Bode稳定判据,对体系的稳定性进行了判定。在海浪模拟液压伺服体系数学模型的基础上,基于Simupnk平台,建立了海浪模拟液压伺服体系的PID制约仿真模型。通过对体系阶跃信号、方波信号和正弦信号输入响应的仿真探讨,可从发现:在加入了PID制约算法从后,体系的响应更加迅速,振荡及响应误差显著减小,稳定性得到了显著改进。然后,基于AMESim仿真软件,分别建立了海浪模拟液压伺服体系和发电液压体系的AMESim仿真模型,在此基础上,完成了海浪发电模拟综合液压体系的AMESim建模;设置了模型中相关液压元件的仿真参数,并仿真运转,讨论了蓄能器对发电液压体系响应特性及发电品质的影响,可从发现:选择合适的蓄能器有助于提升体系的发电效率,优化发电的品质。通过实验,分析了海浪发电模拟实验装置的响应特性,与仿真结果比较,验证了仿真优化结果的正确性及合理性。该探讨结果对于海浪发电模拟实验装置和工程样机的优化设计具有重要的指导作用。最后,在海浪发电模拟实验装置体系性能探讨的基础上,讨论了海浪发电装置的数据采集不足,探讨了无线通信技术在海浪发电数据采集技术中的运用。使用GPRS无线通信技术,开发了一套基于GPRS的海浪发电无线数据采集体系。该数据采集体系的开发不仅实现了无人值守条件下海浪发电装置的数据采集与监测,而且具有结构简单、自动化程度高、成本低、稳定性好等优点。在建立无线数据采集体系的基础上,开发了体系的有线数据采集功能,使海浪发电数据采集体系得到了进一步的完善。通过数据采集试验,验证了海浪发电无线数据采集体系的实用性能,讨论了耗电负载功率对体系发电效率、发电品质的影响。探讨表明:适当地增大体系的耗电负载,有利于提升体系的发电效率,稳定发电电压,使体系的发电品质更加优良。关键词:海浪发电论文PID制约论文AMESim仿真论文GPRS论文无线通信论文

    目录5-9

    CONTENTS9-13

    摘要13-15

    ABSTRACT15-18

    第1章 绪论18-28

    1.1 课题的探讨背景及探讨作用18-19

    1.1.1 课题的探讨背景18-19

    1.1.2 课题的探讨作用19

    1.2 国内、外海浪发电技术的探讨近况及进展走势19-23

    1.3 国内、外海浪模拟技术的探讨近况及进展走势23-24

    1.4 无线通信技术的概述24-26

    1.4.1 短距离无线通信技术的探讨近况24-25

    1.4.2 远距离无线通信技术的探讨近况25-26

    1.来自小学德育教育论文5 课题的提出和主要探讨内容26-28

    1.5.1 课题的提出26

    1.5.2 课题的探讨内容26-28

    第2章 海浪发电模拟实验装置的设计28-42

    2.1 实验装置的工作原理及结构设计28-29

    2.2 发电装置液压体系设计29-34

    2.2.1 负载分析及发电机选型29

    2.2.2 液压马达的参数计算29-30

    2.2.3 液压缸的参数计算30-32

    2.2.4 发电体系的液压原理32

    2.2.5 发电液压体系的校核验算32-34

    2.3 海浪模拟液压伺服体系设计34-39

    2.3.1 体系负载分析34-35

    2.3.2 液压缸参数计算35-36

    2.3.3 液压泵流量、压力的确定36-38

    2.3.4 海浪模拟液压伺服体系原理图38-39

    2.4 计算和选择液压元件39-41

    2.4.1 液压泵的选择39

    2.4.2 电机的选择39-40

    2.4.3 伺服阀的选择40-41

    2.5 本章小结41-42

    第3章 海浪模拟液压伺服体系的建模及PID制约探讨42-68

    3.1 海浪模拟液压伺服体系的组成及原理42-43

    3.2 海浪模拟液压伺服体系的数学建模43-52

    3.2.1 阀控缸数学模型的构建43-50

    3.2.2 伺服阀数学模型的构建50-51

    3.2.3 位移传感器数学模型的构建51-52

    3.2.4 伺服放大器数学模型的构建52

    3.3 海浪模拟液压伺服体系传递函数的建立52-53

    3.4 海浪模拟液压伺服体系的数学模型53-56

    3.4.1 体系参数的确定53-55

    3.4.2 体系传递函数的计算55-56

    3.5 体系的稳定性分析56-57

    3.6 海浪模拟液压伺服体系的PID制约器设计57-60

    3.6.1 海浪模拟液压伺服体系的PID制约结构57-58

    3.6.2 PID制约器参数的整定58-60

    3.7 海浪模拟液压伺服体系PID制约的仿真与分析60-65

    3.7.1 Simupnk介绍60

    3.7.2 海浪模拟液压伺服体系PID制约的仿真与分析60-65

    3.8 本章小结65-68

    第4章 海浪发电模拟综合液压体系的AMESim仿真68-86

    4.1 液压体系仿真探讨的概述及AMESim软件简介68-70

    4.1.1 液压体系仿真探讨的概述68-69

    4.1.2 AMESim软件简介69-70

    4.2 海浪发电模拟综合液压体系的元件建模70-73

    4.2.1 海浪模拟液压缸的AMESim模型71-72

    4.2.2 发电液压缸的AMESim模型72

    4.2.3 电磁换向阀的AMESim模型72-73

    4.3 海浪发电模拟综合液压体系的AMESim建模73-78

    4.3.1 体系模型的建立73-75

    4.3.2 子模型的选取75-77

    4.3.3 参数的设置77-78

    4.4 海浪发电模拟综合液压体系的仿真分析78-83

    4.4.1 无蓄能器时发电体系的响应分析78-80

    4.4.2 蓄能器开启压力10MPa的体系响应性能分析80-82

    4.4.3 蓄能器开启压力12MPa的体系响应性能分析82-83

    4.5 海浪发电模拟装置实验及分析83-84

    4.6 本章小结84-86

    第5章 基于GPRS的海浪发电无线数据采集体系设计86-104

    5.1 GPRS概述86-87

    5.2 基于GPRS的海浪发电无线数据采集体系的原理87-89

    5.3 基于GPRS的海浪发电无线数据采集体系的组成89-93

    5.3.1 硬件体系组成89-91

    5.3.2 软件体系组成91-93

    5.4 海浪发电数据采集终端软件的开发93-98

    5.5 基于GPRS的海浪发电无线数据采集体系的运用与实施98-99

    5.6 海浪发电有线数据采集体系的运用与实施99-100

    5.7 海浪发电模拟实验装置数据采集实验及分析100-103

    5.8 本章小结103-104

    结论与展望104-106

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