风电叶片型腔后固化恒温控制理论研究与系统开发

摘要

后固化是风电叶片生产制造过程中的关键环节之一，该过程中叶片型腔内部的恒温控制效果将直接影响到产品的最终质量。目前后固化常用的电阻丝加热方式由于不具备吸热特性，因此温度变化具有非线性、时滞性而很难进行恒温控制，极易造成叶片损伤。因此本文提出了循环水加热的温度控制模式，采用自适应模糊PID控制技术实现型腔内部恒温控制，并针对目前温控系统存在的智能程度低、监控效果差等问题，研发了一整套风电叶片型腔后固化恒温控制系统，具体研究成果如下：
　　首先，建立了基于水加热的总体温度控制方案。根据水加热器的特性，控制系统采用 S7-200PLC控制可控硅导通角的温控方案。根据现场生产条件，组建了基于 Zigbee技术的温度采集无线传感网络，开发了相应的无线传输模块和传感器硬件电路并编写了协议程序和数据采集程序；采用数字滤波技术保障了温度信号采集的准确性；基于Delphi软件设计了测试界面。测试结果表明，无线传感器网络进行数据采集具有较高的稳定性和准确性。
　　其次，将模糊控制理论与PID控制技术相结合，开发了用于叶片型腔内恒温控制的自适应模糊PID控制算法。该算法通过采集的叶片型腔内部温度，在规定的采样周期内，计算出内部温度实测值与设定值的偏差和偏差变化率，将比较值送入模糊控制器进行运算，在线调用模糊控制规则对PID参数进行修改，计算得出PLC输出端的电流值，自适应调节水加热器输出功率，保证风电叶片后固化型腔内部温度稳定。仿真结果表明，该控制算法具有良好的动态特性。试验结果表明，该算法控制下的后固化温度误差基本稳定在±2 ℃，完全能满足叶片生产需要。
　　最后，基于MCGS组态软件，开发了友好的上位机人机监控界面，包括主界面和各个子界面，实现了当前运行状态的实时显示、数据存储及报警功能，并完成了与下位机的PPI通信，保证了整个后固化过程的顺利进行。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2模糊控制与组态软件的国内外研究现状

1.3 研究的主要内容

第二章 风电叶片型腔后固化过程温度控制方案设计

2.1 总体控制目标

2.2 控制方案

2.3 无线传感网络方案

2.4 水加热恒温控制方案

第三章 基于ZigBee技术的无线温度传感器网络设计

3.1 无线传输模块设计

3.2 无线测温传感器设计

3.3数字滤波控制技术

3.4 温度传感器与无线传输网络的测试与分析

第四章 自适应模糊PID恒温控制算法

4.1 模糊控制简介

4.2 自适应模糊PID设计

4.3 自适应模糊PID算法仿真分析

4.4试验及结果分析

第五章 基于MCGS的监控界面开发

5.1 MCGS监控系统构成

5.2 水加热温度监控界面设计

5.3 通信设置

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢