基于变频调速的隧道通风控制系统研究

摘要

随着我国高速公路建设范围的不断拓展,迅速增加的公路隧道里程数直接导致隧道通风系统运营成本增加,节能降耗成为减少隧道通风能耗浪费的重要手段。但是,公路隧道的纵向通风系统具有较大的非线性、时滞性和时变性,很难建立精确的数学模型。本文运用变频调速技术对隧道通风节能系统进行控制,降低过多的电能流失以及设备的损耗,从而降低运营成本。
　　本文首先对隧道风机传统控制与变频控制进行了比较,说明了变频调速技术在隧道通风控制系统中的可行性。通过对公路隧道通风变频控制系统的研究,文章对隧道通风变频控制系统进行了总体的设计以及数学建模。再以白云隧道为例,根据白云隧道的相关参数和技术指标,对隧道通风变频控制系统的算法以及仿真进行了研究。然后,通过检测白云隧道交通流量以及车速,利用SUMO软件进行仿真。再根据交通流量以及车速的仿真结果,计算出隧道内CO、VI、空气中异味的需风量,通过三者的比较最终得出隧道的需风量。接着通过变频调速技术对隧道内射流风机的输出功率、转速进行调控。通过对隧道风机的传统分档控制和变频调速控制进行能耗对比,验证隧道通风变频控制系统的优越性。
　　最后采用BP神经网络控制算法来对隧道变频通风系统进行控制,将实时的CO、VI、异味污染物浓度作为BP神经网络的输入样本,将风机的变频输出功率作为神经网络的目标输出样本。利用MATLAB神经网络工具箱进行训练和仿真,实验结果表明:风机变频输出功率与神经网络的实际输出功率之间的平均误差小于0.2,神经网络模型能够较好地拟合变频通风控制模型,并且具备了较强的泛化能力。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 通风控制系统的研究现状

1.3 风机调速的传统控制以及变频调速的比较

1.4 系统方案设计

1.5 论文主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 隧道变频通风控制系统的结构与设计

2.1 隧道变频通风控制系统的设计

2.2 变频调速在隧道通风系统中的应用

2.3 本章小结

第三章 公路隧道通风系统数学模型的介绍

3.1 公路隧道通风系统数学模型

3.2 隧道射流风机的介绍

3.3 白云隧道简介

3.4 本章小结

第四章 公路隧道变频通风需求计算

4.1 隧道CO、VI、空气异味需风量的计算

4.2 隧道变频调速风机输出功率

4.3 隧道变频调速风机输出转速

4.4 传统控制与变频控制的节能分析

4.5 本章小结

第五章 隧道变频通风神经网络控制算法

5.1 隧道通风神经网络结构

5.2 隧道变频通风BP神经网络算法

5.3 隧道变频通风控制模型BP神经网络训练

5.4 隧道变频调速控制模型BP神经网络仿真

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢