渔船用海水流化冰制冰机控制系统研发

摘要

流化冰技术是一种高科技保鲜技术，在食品速冻、冷链物流和低温贮藏等方面具有广泛的应用前景。因其换热效果好、对水产品表皮无损伤和可节约淡水等优点，流化冰制冰机是当前国内外研究热点，尤其是在渔船上的应用研究。目前渔船用流化冰制冰机的自动化程度较低，导致稳定性和效率较差，因此研发渔船用海水流化冰制冰机的控制系统有着重要现实意义。　　本文首先分析了渔船用海水流化冰制冰机控制系统的研发现状，指出了目前控制系统控制策略不完善的问题，提出了一种基于变频压缩机和电子膨胀阀双控制的控制系统方案。其次，以流化冰含冰率和制冰速率为控制目标，研究了模糊PID控制在电子膨胀阀开度自动调节上的应用，并完成了基于西门子S7-300PLC的软件平台STEP7的模糊控制算法程序设计及基于MCGS的人机交互界面设计。最后，进行了MATLAB仿真和实验验证，对比结果表明:与常规PID控制相比，采用模糊PID控制的控制系统，具有较好响应性和抗干扰性;含冰率进入平稳区所需时间缩短36％，控制精度是其2-3倍;进入平稳区后受到干扰，重新进入稳态区所需时间缩短42％，并且含冰率变化峰值仅为其50％。本研究提高了制冰效率，降低了冰堵几率，提升渔船用海水流化冰制冰机的自动化水平，对流化冰在渔业领域的应用起到了一定推动作用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究的内容

1．4 本章小结

第二章 流化冰制冰机系统结构及控制系统方案设计

2．1 流化冰制冰机系统结构

2．2 流化冰制冰机控制系统方案设计

2．2．1 控制系统构成及配置

2．2．2 控制策略

2．3 本章小结

第三章 模糊PID控制在流化冰控制系统中的应用

3．1 控制模型建立及辨识

3．2 模糊PID控制

3．2．1 常规PID控制的基本原理

3．2．2 常规PID控制器参数整定的发展现状与改进

3．2．3 模糊控制的概况理论简介

3．3 模糊PID控制器设计

3．3．1 模糊PID控制策略

3．3．2 控制系统输入变量的模糊化

3．3．3 模糊PID控制器参数调整规则

3．3．4 模糊PID控制器输出量去模糊化

3．3．5 模糊PID控制器自整定参数生成

3．4 本章小结

第四章 模糊PID控制器的PLC程序实现

4．1 PLC程序编程

4．2 模糊PID控制器在PLC中的设计和实现

4．2．1 控制系统选用逻辑块说明

4．2．2 程序实现

4．3 本章小结

第五章 人机交互界面设计及仿真实验

5．1 控制系统人机交互界面设计

5．2 控制系统的Simulink仿真与分析

5．3 实验及结论

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文及研究成果