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基于智能PID控制的燃气锅炉燃烧控制系统研究

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基于智能PID控制的燃气锅炉燃烧控制系统研究

作者：谷洋洋中国舰船研究院

学位级别：硕士

锅炉是用来产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、石油或气体等燃料的燃烧释放出大量热能，同时通过传热设备把热量传递给水，水达到一定温度转变为蒸汽，最后将蒸汽直接供给工业或作为生产生活中所需要的热能。燃气锅炉燃烧系统具有大时滞... 详细信息

锅炉是用来产生蒸汽的热交换设备。它通过煤、石油或气体等燃料的燃烧释放出大量热能，同时通过传热设备把热量传递给水，水达到一定温度转变为蒸汽，最后将蒸汽直接供给工业或作为生产生活中所需要的热能。燃气锅炉燃烧系统具有大时滞、非线性、强耦合等特点，是相对较难控制的对象。如何实现对燃气锅炉燃烧的控制，保证锅炉安全、经济、稳定运行是能源与控制方面的重要课题。本文对燃气锅炉及其燃烧控制系统的相关知识进行了详细介绍，同时总结了广泛应于用于锅炉燃烧自动控制系统的传统PID控制方式的特点，针对该控制系统的特点找出传统PID自动控制方案的不足之处。通过结合当前自动控制系统数字化、网络化和智能化的发展新特点，提出在燃气锅炉燃烧控制系统中应用智能控制结合传统PID控制的控制方法，改善传统PID的控制效果，使燃烧控制系统获得更优良的调节品质，提高燃烧效率，实现能源的节约，提升经济效益。针对燃气锅炉燃烧控制系统的控制难点，即该系统是具有大时滞、变参数、非线性的燃烧控制系统，本文提出了智能PID控制来改善此难点带来的控制效果不理想的问题。智能PID控制包含：模糊自适应PID控制，BP神经网络PID控制和遗传算法PID控制等。该控制方式是将智能控制和传统PID控制进行融合，通过智能控制实现PID控制器参数的在线调整，能适应控制对象的实时变化，很大程度上提高了PID控制器在控制对象特性发生变化情况下的控制效果。本文详细阐述了智能PID控制器的设计过程，利用MATLAB软件，分别对三种智能PID控制方式进行仿真研究。仿真结果表明，智能PID控制效果优于传统PID控制效果。因此，此控制方案在一定程度上克服了传统控制存在的不足，能够实现燃气锅炉的最优化燃烧控制。

关键词：燃气锅炉燃烧控制模糊自适应PID控制 BP神经网络 PID控制遗传算法PID控制

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热能动力工程 2015年第3期30卷 413-417,494-495页

作者：谷洋洋李来春张绍娟中国船舶重工集团公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

以燃气锅炉燃烧系统为研究对象,分别采用将模糊自适应控制理论,BP神经网络控制理论,和遗传算法控制理论与PID(比例-积分-微分控制器)控制理论相结合去设计控制系统,通过MATLAB(可视化数字仿真软件)分别进行仿真验证,并与传统控制系统的... 详细信息

以燃气锅炉燃烧系统为研究对象,分别采用将模糊自适应控制理论,BP神经网络控制理论,和遗传算法控制理论与PID(比例-积分-微分控制器)控制理论相结合去设计控制系统,通过MATLAB(可视化数字仿真软件)分别进行仿真验证,并与传统控制系统的仿真曲线进行对比分析,得出智能PID控制明显优于传统PID控制的效果。为工业过程中的燃气锅炉燃烧控制系统采用智能PID控制器提供了理论基础。

关键词：燃气锅炉燃烧控制系统智能PID控制传统PID控制

电站甩负荷情况下动力系统的协调控制策略研究

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热能动力工程 2021年第1期36卷 67-73页

作者：白钰马宇婷谷洋洋中国船舶集团有限公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078

针对电站甩负荷时,主蒸汽压力易产生超压,且传统PID控制器无法快速有效地控制主蒸汽压力的问题,设计了燃烧系统和主机回汽协调控制策略以及小脑神经网络(Cerebellar Model Articulation Controller,CMAC)与PID并行的控制器,并在Simulin... 详细信息

针对电站甩负荷时,主蒸汽压力易产生超压,且传统PID控制器无法快速有效地控制主蒸汽压力的问题,设计了燃烧系统和主机回汽协调控制策略以及小脑神经网络(Cerebellar Model Articulation Controller,CMAC)与PID并行的控制器,并在Simulink平台上进行了电站甩30%和100%负荷时系统动态特性仿真。结果表明:所设计的控制策略和控制器能够使主蒸汽压力控制系统较快地对电站的大负荷扰动作出响应,取得较好的控制效果,保障动力系统的稳定。

关键词：燃烧控制系统主蒸汽压力控制器控制策略稳定性

大麦NF-YC基因鉴定及在盐胁迫下的表达分析

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植物学报 2023年第1期58卷 140-149页

作者：王菲菲周振祥洪益谷洋洋吕超郭宝健朱娟许如根植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室/江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农业科技发展研究院扬州225009

核因子Y(NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子,主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare)NF-YC基因家族功能。首先,基于大麦基因组数据库鉴定... 详细信息

核因子Y(NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子,主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare)NF-YC基因家族功能。首先,基于大麦基因组数据库鉴定出11个HvNF-YC成员,分布在除第2号染色体以外的其余6条染色体上,内含子0–5个。系统进化分析显示,大麦、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)NF-YC基因家族成员可分为5个亚家族。基因复制分析显示,6个HvNF-YC基因存在片段复制,3个HvNF-YC基因存在串联复制。启动子顺式作用元件分析显示,大多数HvNF-YC基因启动子含有与非生物胁迫及激素响应相关的顺式作用元件。对HvNF-YC家族成员在不同组织不同时期的表达模式分析表明,不同成员的时空表达存在明显差异,其中HvNF-YC9和HvNF-YC11可能在籽粒发育初期发挥重要作用。通过分析耐盐型和盐敏感型大麦品种根和叶中HvNF-YC表达量变化,发现HvNF-YC3、HvNF-YC6和HvNF-YC10主要在盐胁迫初期的根中行使功能,HvNF-YC9主要在长期盐胁迫处理后期的根中起作用。综上所述,推测HvNF-YC9、10、11三个基因可作为后续探究大麦NF-YC参与耐盐作用机制的候选基因。该研究结果为进一步解析HvNF-YC在大麦中的耐盐调控功能奠定了基础。

关键词： NF-YC 基因家族分析大麦盐胁迫基因表达

大麦酵母双杂交文库构建及Hv WRKY62互作蛋白的筛选

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分子植物育种 2022年第17期20卷 5658-5666页

作者：王菲菲谷洋洋周振祥薛北郭宝健吕超许如根扬州大学农业科技发展研究院江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心植物功能基因组学教育部重点实验室江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州225009

WRKY转录因子在植物响应盐碱、干旱、低温等非生物胁迫过程中起到重要作用。实验室前期研究结果发现Hv WRKY62转录因子响应盐胁迫,然而其分子调控机制尚不清楚。本研究通过SMART技术以耐盐大麦品种‘泰兴9425’为材料构建c DNA文库,该... 详细信息

WRKY转录因子在植物响应盐碱、干旱、低温等非生物胁迫过程中起到重要作用。实验室前期研究结果发现Hv WRKY62转录因子响应盐胁迫,然而其分子调控机制尚不清楚。本研究通过SMART技术以耐盐大麦品种‘泰兴9425’为材料构建c DNA文库,该酵母文库容量为1.7×10~8CFU/mL,文库插入片段80%在750 bp以上,阳性率>90%,符合后续双杂交筛选要求。之后成功构建包括Hv WRKY62全长、Hv WRKY62 N端、Hv WRKY62 C端、WRKY功能结构域、Hv WRKY62 N端+WRKY功能结构域、Hv WRKY62 C端+WRKY功能结构域6个诱饵表达载体,分别进行自激活活性及毒性检测后,挑选Hv WRKY62 N端+WRKY功能结构域载体作为诱饵表达载体进行酵母双杂交筛选,获得22个候选互作蛋白的基因序列。通过功能注释发现候选蛋白主要参与碳水化合物代谢、光合作用以及氧化还原等过程。本研究为鉴定Hv WRKY62的互作蛋白提供了新的线索。

关键词：大麦 Hv WRKY62 酵母双杂交cDNA文库互作蛋白

啤酒大麦的籽粒外观品质与麦芽品质指标的差异性分析

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新疆农业科学 2023年第5期60卷 1134-1140页

作者：王菲菲谷洋洋于国琦程婧晔潘惠王顺猛朱娟吕超郭宝健许如根江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

【目的】筛选适合江苏种植的优质啤酒大麦品种。【方法】以扬州大学大麦研究所培育出的8份优异啤酒大麦品种为材料,测定其粒长、粒宽及千粒重等籽粒外观品质性状以及浸出物、α-氨基氮、糖化力、可溶性氮、蛋白质含量、库尔巴哈值等麦... 详细信息

【目的】筛选适合江苏种植的优质啤酒大麦品种。【方法】以扬州大学大麦研究所培育出的8份优异啤酒大麦品种为材料,测定其粒长、粒宽及千粒重等籽粒外观品质性状以及浸出物、α-氨基氮、糖化力、可溶性氮、蛋白质含量、库尔巴哈值等麦芽品质性状。【结果】参试品种籽粒品质均达国家优级标准;参试品种的浸出物含量以及库尔巴哈值均较低,麦芽蛋白质含量、α-氨基氮、糖化力含量均较高。【结论】扬农啤9号的综合啤麦品质最好,可作为江苏优质啤酒大麦原料生产品种。

关键词：啤酒大麦籽粒品质麦芽品质

大负荷扰动下的船用增压锅炉燃烧系统控制研究

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热能动力工程 2019年第1期34卷 74-81页

作者：白钰赵世舟谷洋洋齐笑言中国船舶重工集团公司第七○三研究所黑龙江哈尔滨150078 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110006

对于以增压锅炉为主动力的船舶,需要主蒸汽压力控制系统在电站受到大负荷扰动时有良好的控制能力以维持船舶的稳定航行。以船用增压锅炉燃烧系统的主蒸汽压力为研究对象,运用传统PID、模糊控制和动态矩阵控制(DMC)3种算法对船用增压锅... 详细信息

对于以增压锅炉为主动力的船舶,需要主蒸汽压力控制系统在电站受到大负荷扰动时有良好的控制能力以维持船舶的稳定航行。以船用增压锅炉燃烧系统的主蒸汽压力为研究对象,运用传统PID、模糊控制和动态矩阵控制(DMC)3种算法对船用增压锅炉的主蒸汽压力系统进行控制,并在SIMULINK平台上完成了电站突卸25%负荷及55%负荷和电站突增25%负荷及55%负荷时系统的仿真,得到了4组响应曲线。分析结果表明:相比于其他两种算法,DMC控制器控制下的主蒸汽压力系统能够更迅速地对负载端的大负荷扰动作出反应,产生的误差更小,稳定时间更短,取得更好的控制效果。

关键词：燃烧系统主蒸汽压力模糊PID控制器动态矩阵控制(DMC) 稳定时间

定量评估无人机激光雷达飞行高度和扫描角度对小麦不同叶角分布冠层结构参数的估算影响

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定量评估无人机激光雷达飞行高度和扫描角度对小麦不同叶角分布冠...

基于地面激光扫描数据量化小麦冠层叶片角度分布

第二十届中国作物学会学术年会

作者：谷洋洋王永清郭泰郭彩丽王雪程涛朱艳曹卫星姚霞南京农业大学国家信息农业工程技术中心/智慧农业教育部工程研究中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室

【研究背景】有效植株面积指数(effective plant area index, ePAI)及其垂直分布是描述植被冠层结构的重要指标,对植被光合、呼吸和蒸散发等具有极大的影响。快速、准确、高通量估算作物ePAI及其垂直分布对作物产量预测及高产作物株型... 详细信息

【研究背景】有效植株面积指数(effective plant area index, ePAI)及其垂直分布是描述植被冠层结构的重要指标,对植被光合、呼吸和蒸散发等具有极大的影响。快速、准确、高通量估算作物ePAI及其垂直分布对作物产量预测及高产作物株型筛选具有重要意义。目前已有许多研究利用无人机激光雷达(unmanned aerial vehicle borne LiDAR, UAV-borne LiDAR)来估算森林的冠层结构参数。但是鲜有研究利用UAV-borne LiDAR来估算作物冠层的ePAI及其垂直分布,也未量化和分析UAV-borne LiDAR飞行高度和扫描角度对作物结构表型获取效率和精度的影响。此外,不同株型结构的小麦叶角分布对LiDAR估算e PAI精度的影响尚不明确。【材料与方法】因此,本研究基于不同株型结构的小麦田间试验,通过UAV-borne LiDAR获取了不同飞行高度(15 m、30 m、45 m)和平均扫描角度(9°、12°、19°、20°、25°、30°、35°、38°、52°)的小麦点云数据,利用离散回波法和比尔朗伯定律估算了UAV-borne LiDAR不同飞行策略下的小麦冠层ePAI。【结果与分析】结果表明,ePAI估算精度随着扫描角度的增加而降低(P <0.01)。LiDAR小角度(9°)的激光脉冲具有更强的穿透性,更能反映植被冠层结构特性,估算的e PAI精度更高(r=0.83,rRMSE=18.71%)。同时,小角度激光脉冲可以更好地表征冠层的e PAI垂直分布。在一定高度范围内(0-50 m),较高的飞行高度(45m)不仅具有更高的ePAI估算精度(r=0.82,rRMSE=24.62%),而且节省了数据采集时间,提高了效率。在估算小麦冠层ePAI时,考虑不同小麦株型的叶角分布会极大的提高ePAI估算精度(RMSE最高降低36.6%)。【结论】本研究揭示了UAVborne LiDAR准确估算不同株型小麦的冠层结构参数的规律和机理,为UAV-borne LiDAR应用于作物结构表型参数的高通量获取提供了重要的技术途径和理论支撑。

关键词：小麦无人机激光雷达有效植株面积指数飞行高度扫描角度

来源： cnki会议评论

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基于地面激光扫描数据量化小麦冠层叶片角度分布