混凝土快速冻融试验机温度控制系统研究

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1、^^JfAfAGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI硕士学位（毕业）论文混凝土快速冻融试验机温度控制系统研究学位申请人：高蒙蒙指导教师：蔡振江教授学位类别：工学硕士学科专业：农业电气化与自动化授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇_五年五月三十一日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

2、明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：力/r年6月4•日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河农ill大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数椐库讲行枪索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：系,~签字曰期：年月4円签字H期：>丨厂年6月牛曰学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：由_Kr通讯地址:分类号：TB657.3单位代码：10086密级

3、：公开学号：2012168混凝土快速冻融试验机温度控制系统研究StudyonTemperatureControlSystemofRapidFreezingandThawingTestingMachineforConcrete学位申请人：高蒙蒙指导教师：蔡振江学位类别：工学硕士学科专业：农业电气化与自动化授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十一日摘要农业工程建设是现代农业建设的重要内容，混凝土是农业工程建设的重要原材料，其耐久性直接关系到农业工程中房屋构筑物的结构安全，以及道路、水池、沤肥池、排水沟等基础设施的使用寿命。为保障工程建设的安全性和可靠性，对混

4、凝土耐久性能的研究越来越深入。混凝土快速冻融试验机是检测混凝土在水和负温的共同作用下的耐久性能的实验仪器，其性能的好坏直接关系到混凝土质量检验的结果。本文通过分析国标中对混凝土快速冻融试验的实验方法的要求，给出了冻融循环试验的目标温度曲线，以及对温度的控制要求，介绍了冻融试验机的工作原理和冻融循环控制过程。根据控制要求，完成了系统主要硬件的选型工作，介绍了控制系统的电气原理，并给出了PLC与主要硬件的电气接线图。冻融试验时试件置于冻融箱内的防冻液中，通过与防冻液的热传递来改变温度，通过压缩机制冷或加热管加热使试验机的箱温变化实现冻融循环过程。该温度系统是带纯滞后的大

5、惯性系统，目前用的控制方法都是根据实验数据，和经验进行调整控制参数，来设定控制参数的变化规律，控制精度和效果并非十分理想。为实现对试件芯温变化的高精度控制，本文采用了模糊控制方法，为了验证控制规律的有效性，实现系统精确控制，因而建立了试验机温度系统的数学模型，采用MATLAB对系统进行仿真。由于制冷与加热阶段的控制机制不同，本文采用实验建模法，分别建立了制冷和加热阶段系统的数学模型，并利用实验数据，完成了对模型的校验。对制冷阶段，通过建立描述变频压缩机频率与制冷功率、制冷功率与试验机箱温、箱温与试件芯温之间关系的传递函数，进而建立描述试件芯温与压缩机频率的传递关系的

6、数学模型，通过调节压缩机的频率，实现对试件芯温的控制。对加热阶段，通过建立描述加热管的加热占空比与加热功率、加热功率与试验机箱温、箱温与试件芯温之间关系的传递函数，进而建立描述试件芯温与加热管加热占空比的传递关系的数学模型，通过调节加热占空比，实现对试件芯温的控制。根据所建试验机的数学模型，为了使系统对模型不敏感，在系统控制策略上，本文采用采用模糊控制方案。根据模糊控制器的设计原理，对混凝土快速冻融试验机的模糊控制规则进行了设计，并利用MATLAB软件对模糊控制系统进行了仿真研究，并根据仿真结果调整模糊控制规则。最后，本文还对系统的PLC控制程序和触摸屏界面进行了编

7、写和设计，并对本文内容进行了总结和展望。关键词：混凝土快速冻融机；温度控制；模糊算法；MATLAB仿真StudyonTemperatureControlSystemofRapidFreezingandThawingTestingMachineforConcreteAuthor:GaoMengmengSupervisor:CaiZhenjiangMajor:AgriculturalElectrificationandAutomationAbstractAgriculturalengineeringconstructionisanimportantcontentof