燃煤电厂风量控制系统设计文献综述

摘要：该控制系统由单片机作为主控制器，采用的是PID控制算法，通过单片机输出不同占空比的PWM信号以此来得到不同的转速，从而使挡板转动的角度改变。然后根据角度传感器所测得的数据与系统实现可靠的闭环反馈控制，从而能够稳定精确的控制挡板的转动角度，达到预期设定的角度，并且通过液晶显示屏显示转角。

关键词：单片机；PID算法；PWM；挡板角度

1. 研究目的及意义

我国的能源结构决定了燃煤发电在火力发电中的重要地位，但传统燃煤过程中存在人工控制的进风量不均匀，导致煤炭不能充分燃烧的弊端，更会导致煤炭过度浪费，且产生有害气体污染空气的后果。本次研究目的是尽可能改善传统燃煤工艺的不足，课题研究基于单片机来控制进风口的挡板角度，从而可以测量并控制进风量大小，使煤炭得到充分的燃烧，提高电厂的发电效率。设计成功以后，风量控制系统将成为测量风力大小的产品，就可以不浪费电能，又可以把测量风力大小的设备向智能化产品方向延伸，并在原来的基础上更加人性化和方便。

1. 国内外研究概括

现在的国内外研究方向，一般都是将单片机作为系统控制的核心，并且采用PID控制算法。宋艳，王进《帆板控制系统的设计》设计了一种基于单片机的帆板控制理论，采用了PID控制算法，通过对风扇转速的控制来调节风力的大小，改变帆板转角角度。该课题采用了STC89C52单片机作为主控元件，生成PWM信号来调节风扇的转速来控制帆板转角大小，并且对角度采集模块采集来的信息经过处理后，送至液晶显示模块LCD1602中，可以显示出帆板转角值。刘增俊《基于STC12C5A60S2的单片机帆板控制系统》中以STC12C5A60S2单片机作为主要控制芯片，驱动模块采用L298N，通过单片机输出PWM脉冲，更好的实现了对电机转速的调节，加入PID控制，优化转角角度。系统显示部分采用12864液晶显示，具有编程容易，实现信息量大的优点。

帆板控制的核心内容是关于角度信号采集和控制方法的，但两者都有不止一种方法。

2.1角度采集

1. 角度传感器SYD35D4^[4]：采用滚珠轴承的机械结构方便与帆板轴相结合，它的线性度为plusmn;1%，旋转扭矩为0.002N.M ，分辨率高。该角度传感器的内部可看做是一个电位器。当它工作时，转轴旋转的角度和电位器的电阻值满足函数关系式R=f1(theta;),将电阻和角度的关系转换成电压和电阻的关系U=f2(R)，再通过A/D 转换器得到电压数字量UD=f3(R)，即得到电压数字量与角度的关系式 ，最后列出UD与theta;的表格求出角度。
2. WDD35D4传感器^[5]：WDD35D4 角位移传感器的功能在于把角度机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻基体定置在传感器的固定部位，通过电刷在电阻基体上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，电刷和输出端之间的电压，与电刷在电阻基体上滑过的角度成正比。这样就可以算出角度与阻值的对应关系，通过模数转换进行角度转换，然后传递给控制器。
3. SCA60C角度传感器^[6]：一款高精度单轴倾角传感器，5V供电，测量范围为plusmn;1g （对应倾角plusmn;90°），输出电压范围为（0.5-4.5） V。角度检测时，SCA60C 通过测量重力垂直轴与传感器灵敏轴间的夹角获得倾斜角，其测量位置对应图如图2所示。图中 XOY 为水平面，Z 轴为重力势方向；当传感器绕OX 轴转动时，其输出电压 Vout 和倾角beta;的对应关系为:

beta; =arcsin[(Vout -offset)/Sensitivity]

式中，Offset 为帆板位置 0g 时的电压输出值，一般为2.5V；Sensitivity 为传感器灵敏度，一般为 2V/g，相邻角度输出电压差约为0.022V。