大比尺河工模型的精确生潮系统研究与应用.pdf

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1、大比尺河工模型的精确生潮系统研究与应用赵广鑫，吴昌林1，金哲秀(1．华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074；2．平壤机械大学信息工程系，朝鲜平壤)ResearchandApplicationoftheLarge～scaleRiverModel’SAccurateTideGenerationSystem。ZHAOGuang—xin，WUChang—lin，KIMCholSu。(1．SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，

2、China；2．DepartmentofInformationEngineering，PyongyangUniversityofMechanicalEngineering，Pyongyang，DPRofKorea)摘要：根据大比尺河工模型特点，设计了一种基Keywords：large—scale；bi—directionalpump；于双向轴流泵变频调速生潮控制系统。采集模型的tidegeneratiortsystem；relationcurve；fuzzy—PID频率与水位结点数据，利用三次样条插值得到关系曲线，以此曲线为依据并结合模糊PID控制水泵电0引言机运转频率，达到

3、大比尺模型的精确生潮目的。系统利用上位机串口通信实时远程控制变频器，实现河工模型平面比尺一般取值150，300，400，500多种模式运作。系统应用于江阴岸线调整防洪模型和80O。目前大部分河工模型比尺小、占地大、成本实验，结果表明，该控制系统施工方便、稳定可靠，精高，而且潮型规则，比较容易控制。但不小于500的准度满足设计要求。大比尺模型尤其是潮型不规则、波动大的防洪变态关键词：大比尺；双向泵；生潮系统；关系曲线；经济河工模型，对走波水位精度、施工精度等要求和模糊PID比尺成正相关提高，同时由于模拟走波时间和比尺中图分类号：TP23成负相关缩短，水的运动速度高能量大，流体惯

4、性等文献标识码：A因素对控制的影响更为突出。文章编号：1001—2257(2O13)O4—0047～O4河工模型生潮方式有尾门溢流、气压水箱等。Abstract：Forthelarge—scalerivermodel’S气压式潮水箱设备占地大，主要应用于特定河工模characteristics，onekindoftidegenerationSystem型，制作对土建施工有特殊的技术要求，设备运行噪basedonthebi—directionalpump’SVVVFwas音污染大；可变溢流尾门式的安装施工阻碍占用designedanddeveloped．Collectmodel

5、’Sfrequency河道，不适合应用在宽口及多支流模型中，且由于入—waterlevelnodedataandUSecubicsptineinter—水量恒定，水流模态模拟存在一定误差。polationtogettherelationcurve．Thepumpmo—为配合大比尺不规则波形潮汐实验，设计了一tor’Soperationfrequencyiscontrolledbasedon种变频调速系统，能精微控制河工模型出入水量，模therelatedcurvecombiningthefuzzy—PIDforthe拟实际潮位波形曲线，并且能实现多种运行模式。系统于2O11年

6、9月应用在长江科学院江苏省江阴accuratelytidegeneratingpurposes．Thesystemu—临港经济开发区岸线调整工程防洪模型中，模型占sesreal—timeserialcommunicationofthePCto地面积为630m，对大通流量为61800ma／s的洪remotelycontrolfrequencyconverter，andoperates峰大潮，以及反映枯期存在涨潮流时的大潮过程进withavarietyofmodes．BytheJiangyinshorelinefloodprotectionmodelexperiment，itha

7、sbeen行模拟，水位精度要求与实际测量值误差小于5am，模拟走波时间为30min。provedthatthesystemisconvenient，Stableandre—liable，andmeetthedesignrequiredprecision．1控制系统总体设计收稿日期：2012—09—11根据国内外类似潮汐河工模型控制系统的情《机械与电子~2013(4)·47·比尺河工模型的精确生潮系统研究与应用况，以及大比尺模型自身特点，采用集散型结构。硬件主要由中央控制室的上位机、数据采集卡及分布在现场