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发动机等离子制氢系统控制台的实现
| 论文题名： | 发动机等离子制氢系统控制台的实现 |
| 关键词： | 汽车发动机;等离子制氢系统;试验平台;光谱信息;监控软件;系统测试 |
| 摘要： | 研究发现，汽车发动机工作时，喷入一定量的氢气可以提高燃油的燃烧效率。改进发动机加入一个制氢的设备辅助发动机工作，并在汽车上推广使用的话，将会很大程度上缓解汽车领域的能源危机问题，并改善汽车尾气的排放。等离子制氢反应快、反应器占空间小，因此论文搭建了一种新型的车载制氢的原型系统的试验装置，采用微波激发等离子体反应进行制氢。反应过程中要实现对原料流量，环境温度及压强的控制，因此编写了监控软件实现对管路的检测及对试验台回路各设备的控制，主要工作如下: 首先，本论文研究了等离子体的性质，并搭建了等离子制氢的试验平台，包括运行监控软件的微机、制氢反应回路、微波系统、光纤光谱仪、I/O前端模块。试验采用乙醇、水、空气为制氢原料，微波系统激发等离子体并提供重整反应能量，I/O前端实现监控软件与设备的通信，光纤光谱仪用于采集反应过程中各粒子的发射光谱。 其次，研究了等离子体光谱信息诊断方法，试验后期需要通过发射光谱对等离子体反应过程的机理进行分析，以便分析对原料的需求和环境的要求，最终获得最佳制氢点。并分析试验中的控制需求，研究PID控制算法及其参数整定方法。试验初期对流量采用开环控制，温度和压强采用闭环控制，可以满足试验所需的控制要求。 再次，监控软件界面用Matlab GUI编写，通信协议选用Modbus RTU协议，通过对流量、温度、压强传感器的检测及开关量的控制，实现流量、温度、压强的计算机控制。软件能够实现对反应环境中流量、温度、压强等数据的采集并实时显示，并根据设置面板中的期望值控制设备的开关使得流量、温度、压强等达到期望值。通过监控软件还可以实现标定蠕动泵流量、检测反应管路气密性，以及保存实时采集的温度压强值并绘制温度、压强曲线。 对标定的流量及温度、压强控制进行误差分析，误差均在允许范围以内。最后，并对全文总结展望。 |
| 作者： | 刘双双 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 陈福恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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