饮用水应急取制车转轮吸湿特性与取水控制方式的研究

摘要

淡水供应不足已成为世界性难题，从空气获取水资源就是在这一背景下提出的新的研究方向，湖北某专用汽车有限公司利用空气取水技术设计了一种车载空气取水装置及饮用水应急取制车，该车不受地域限制，具有专用车辆机动、灵活、便捷的特点，既满足野外作业和干旱地区等特殊环境下的饮用水需求，也能够在各种自然灾害的应急预案（如地震、疫情区域水污染等）中发挥作用。
　　 本文针对饮用水应急取制车的相关技术进行了研究，通过分析转轮吸湿模型定量的给出了风机的期望值，结合PLC控制技术及自整定模糊PID控制，制定了饮用水应急取制车的取水控制方案，并设计了相应的电控系统，本文具体工作如下:
　　 (1)在分析饮用水应急取制车转轮吸湿技术相关影响因素的基础上，建立了转轮物理模型，并利用质能守恒定律对转轮微元通道的传热传质过程建立了相关控制方程，运用Matlab对数学模型进行了数值求解，并确定了转轮结构参数。
　　 (2)对转轮运行参数的相关影响进行定量分析，确定了相关输入输出控制量及相应的关系式。理论上，与额定风量相比，期望值即便降低到额定风量的75％，甚至更低，饮用水应急取制车也能取得不低于原取水量的工作效率，而风机的输出功率将下降到额定功率的42.2％以下，并且通过运用自整定模糊PID控制技术制定的取水控制方案，能够使风机输出风量稳定在期望值上。
　　 (3)在取水控制方案的基础上，重新设计了饮用水应急取制车电控系统的总体方案，并设计开发了下位机程序和HMI监控界面。
　　 (4)提出一种采用组态软件脚本语言的控制系统测试方法，通过脚本实现对不同工况的模拟，可完成对控制系统程序全方位的仿真测试。通过搭建测试平台，实现对控制系统程序的测试。测试结果表明本系统可以实现预期的各种功能，满足设计要求。
　　 本文通过建立数学模型，利用吸湿性能指标来评估各种状态参数对转轮吸湿性能的影响，并从中选择合适的控制量及优化关系的方法，为饮用水应急取制车在控制系统能耗上提供一种可行的方法和新思路，同时为物理特性与控制系统的结合提供了良好的借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景和研究对象

1．2 论文主要工作的国内外研究现状

1．3 论文工作的目的和意义

1．4 论文课题支撑及主要研究内容

第2章 饮用水应急取制车转轮吸湿特性分析

2．1 转轮吸湿特性影响因素综合分析

2．2 转轮吸湿特性建模

2．3 吸湿转轮基本参数优化与吸湿性能指标

2．4 本章小结

第3章 饮用水应急取制车取水控制策略研究

3．1 饮用水应急取制车取水控制对象分析

3．2 饮用水应急取制车取水控制方案设计

3．3 饮用水应急取制车取水控制策略仿真

3．4 本章小结

第4章 饮用水应急取制车电控系统开发

4．1 饮用水应急取制车电控系统总体方案设计

4．2 饮用水应急取制车电控系统下位机程序开发

4．3 饮用水应急取制车电控系统HMI界面设计

4．4 本章小结

第5章 饮用水应急取制车电控系统测试

5．1 饮用水应急取制车电控系统性能试验测试方法

5．2 饮用水应急取制车电控系统测试平台构建

5．3 饮用水应急取制车电控系统的测试

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献