基于卡尔曼滤波的PID控制在PLC中的实现及应用

中子发生器电源性能直接影响中子管产额稳定性,文中针对中子发生器电源PID控制存在的噪声敏感、超调量大等问题,在PLC系统中设计一种基于卡尔曼滤波的PID控制方法。利用PLC中的行优先顺序,以浮点型数据格式存储卡尔曼滤波器中的矩阵,采用PLC中的四则运算基本指令进行卡尔曼滤波器的矩阵运算,通过多次嵌套调用矩阵运算子程序实现PID控制参数的卡尔曼滤波。最后,将文中方法应用于中子发生器的电源控制,通过对比实验以验证其有效性。测试结果表明,在PLC中基于卡尔曼滤波进行PID控制能够有效地滤除噪声,减少超调量,控制效果得到明显改善。通过进一步优化,文中设计方法可应用于中子发生器、液面高度、温度、气压等多种PLC控制系统。

水平轴潮流能发电机扭曲叶片和平直叶片的对比实验研究

通过对比实验研究平直叶片和扭曲叶片的启动能力和效率,实验研究平直叶片安装角和实度与叶片性能的关系。结果表明：2种叶片的启动能力和效率在一定范围内相当,某些特定条件下平直叶片的效率更高,但在其他条件下平直叶片的性能不如扭曲叶片,扭曲叶片能够适应大部分潮流工况。在一定范围内,平直叶片的启动能力和叶片的桨距角正相关。综上2种叶片各有优缺点均适用于水平轴潮流能发电机透平。

后掠叶片在水平轴潮流能发电机中的应用研究

提出一种后掠的平直叶片（无扭角）,叶片只依靠水动力实现双向小范围自变距,不使用滑环适应潮流的2个方向,与该叶片配套使用的轮毂是对称轮毂。在理论上研究叶片变桨的原理,在实验上研究叶片桨距角、后掠角和后掠位置对透平启动性能、透平效率、叶尖速比的影响。结果表明：后掠角越大,透平的启动能力越低,效率和叶尖速比越低;后掠位置越靠近叶尖,叶片的启动能力越高,效率和叶尖速比越高。

对转双叶轮潮流能发电装置次级透平设计方法与实验

提出一种对转双透平水平轴潮流能发电透平的设计方法,使用流体仿真软件模拟通过前透平后流体速度场及流动发展参数,确定双透平最佳间距及后透平最佳直径,进而通过将非定常流动平均化为定常流动,同时通过在叶素理论中加入切向速度以及动量理论中加入流动发展参数,改进得到适合后透平设计的叶素动量理论,完成后透平叶片的设计,并通过实验验证此设计方法可提升潮流能的利用效率。

后掠式水平轴潮流能水轮机的载荷与获能特性研究

针对双向潮流能有效利用问题,设计一种基于对称翼型的新型后掠式水平轴潮流能水轮机,并研究其水动力性能。根据对称翼型升阻力特性与叶片展向攻角变化,采用变截面设计优化后掠式对称翼型叶片,并基于Buhl修正模型分析不同后掠偏移叶片所受推力与获能特性。通过3D建模与水槽实验,研究不同后掠偏移叶片的载荷与获能情况。模型实验研究表明,同一尖速比下,后掠偏移量为10%和15%的水轮机相对于偏移量为5%的水轮机所受推力最大分别降低4%和13.3%,获能效率最多分别减小3.8%和11.1%,其中推力比获能效率减幅更大。实验结果与理论分析变化趋势吻合,但减幅比理论值偏高。此外,该水轮机3种后掠偏移量下对应获能效率随桨距角的增大分别降低18%、14%和6%,获能效率下降显著,与300 kW样机实海况运行情况变化趋势相同。

水平轴潮流能发电机叶片的桨距角和实度对叶轮启动性能和效率的影响

基于Glauert理论,设计水平轴潮流能发电机的无扭角叶片,计算桨距角和实度与叶片性能的关系。实验研究不同实度、不同桨距角对叶轮启动能力和效率的影响。理论和实验结果均表明:叶轮实度越大,其启动性能越好,叶轮的捕能效率越低。叶片桨距角小于45°时,叶轮启动能力和叶片桨距角的大小正相关,但桨距角超过45°以后叶轮的启动能力会随桨距角的增大而下降。

波浪能俘获装置的设计和研究

设计一种新型密封式波浪能俘获装置,浮体随波浪进行摆动,驱动浮体内摆体旋转,将波浪能转换成机械能;通过选取4种摆体的形状进行对比,选出最佳的摆体形状,并建构摆体的数学模型;利用Matlab软件对摆体在不同波浪条件下进行数值求解,之后在水动力测试平台进行模型试验。结果表明:球体是最佳的摆体形状,其装置俘获效率较高,且结构简单、成本较低,可为下一步定量优化装置提供有效的理论依据。

数字化多道中双指数脉冲梯形成形算法研究

本文在双指数脉冲梯形滤波成形算法原理基础上,从理论上分析了算法的滤波特性和弹道亏损特性。通过MATLAB仿真和基于FPGA的实验验证,证明了该算法的梯形上升沿时间越长滤波效果越好,修复弹道亏损所需梯形平顶长度小于探测器电荷收集时间。在设计数字化多道时可根据上述特性对梯形参数进行优化调整,从而最大限度地减少系统脉冲成形时间,降低脉冲堆积概率,提高多道脉冲幅度分析系统的脉冲通过率。

水平轴潮流能无源自适应双向流叶片设计与研究

研究自适应双向流无源自变距的新型叶片,通过理论和实验对前掠叶片、后掠叶片和平直叶片的变桨原理,自适应流向和流速变化原理进行分析和验证,对水动力变距补偿翼的作用进行分析。该文所设计的自变距叶片在合理调配后掠角变化和主轴位置后可实现小范围内叶尖速比的调整。通过理论分析和模型试验研究验证设计的正确性和实用性。在此基础上应用于15kW海洋潮流能样机,并在青岛斋堂岛海域完成海试。样机海试表明,自适应双向流叶片透平可有效完成自动换向适应双向流功能。

海洋水下发电机密封舱自动增压系统设计与实现

针对海洋水下发电装置存在的问题和发展现状进行分析,设计一种防止海水腐蚀和生物附着发电机的密封舱自动增压系统,并在实验室条件下进行测试。试验数据和结果表明:该系统可根据当前海水压力自动增加舱内气体压力,使舱内压力始终大于舱外压力,防止海水渗漏到舱内,避免海水腐蚀和生物附着发电机;该系统还可实时监测发电装置运行过程中的各项基本参数,从而有效判断发电装置的工作状态,可作为监控海洋水下发电装置工作状态的有效手段,提高海洋能发电装置的可靠性。