随着工业节能减排的号召,低品位余热资源回收发电技术开始被广泛关注。针对低品位余热资源回收难问题,课题组在前期研究的基础上提出罗茨动力机用于低品位余热发电领域的技术方案并对其控制系统进行研究。为使控制系统调试方便、易维护,改善运行稳定性,增强工作可靠性,本文对低品位余热发电装置的控制系统进行深入研究,通过控制系统硬件平台优化以及先进控制算法应用达到改善控制系统工作性能的目的。主要从以下几方面进行研究:1.对控制系统功能需求进行分析,提出模块-基板形式的硬件整体设计方案,在模块化硬件系统设计的基础上提出软件系统方案,并对低品位余热发电机组控制方法进行研究,将模糊PID控制应用于转速调节系统中,致力于稳定电能的研究。2.运用模块化设计思想搭建具有可裁剪、可移植、可扩展功能的模块-基板形式硬件平台。主要有以主从C8051F020片上系统为核心的最小系统模块、输入接口电路部分(包括仪表信号采集模块、转速检测模块、I/O输入模块)、输出接口电路部分(包括电动比例阀驱动模块、伺服节流阀驱动模块、开关量输出模块)、电源模块以及通信接口模块。各功能模块独立存在,通过基板连接完成硬件平台搭建,表明模块-基板形式硬件平台在研究过程中的优势。3.在硬件电路完成的基础上,设计控制系统软件。主要有基于模糊PID控制算法的转速调节系统软件设计:将模糊PID控制用于转速调节,通过Matlab仿真分析表明其控制优势,继而对转速调节系统软件进行设计;同时对基于SPI协议的主从通讯程序以及基于Modbus协议的上下位机通讯程序进行研究,设计了人机交互界面。4.对模块-基板形式的硬件平台进行测试,验证各功能模块的可靠性与功能性;然后在搭建的试验平台上进行实验,实验表明在模块-基板硬件平台上及模糊PID控制算法调节下,系统可快速响应且可以稳定运行。为未来低品位余热发电装置在余热资源再利用领域的实际应用奠定了基础。