建筑火災(zāi)模擬試驗智能測控系統(tǒng)開發(fā)和研究.pdf

1、火災(zāi)，特別是建筑火災(zāi)對人類生命財產(chǎn)的損害是有目共睹的。為了研究建筑火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展以及產(chǎn)生破壞的機理，有必要建立一套建筑火災(zāi)模擬試驗系統(tǒng)對各種建筑構(gòu)件在明火的作用下力學性能變化進行模擬測試。而測試的模擬升溫過程必須嚴格符合IS0834.國際標準。本論文圍繞"建筑火災(zāi)模擬試驗智能測控系統(tǒng)開發(fā)和研究"開展了深入的理論和試驗研究工作。主要研究內(nèi)容包括： (1)開發(fā)設(shè)計了一套包括立式爐、臥式爐、液化氣供氣系統(tǒng)、點火裝置和建筑構(gòu)件加壓裝置的

2、火災(zāi)模擬試驗系統(tǒng)。其創(chuàng)新性特點一是采用液化氣加熱方式，最大限度地模擬了實際建筑火災(zāi)明火升溫的特性；二是研制的智能測控系統(tǒng)，滿足了建筑火災(zāi)模擬試驗對多種類建筑構(gòu)件測試的機動性、綜合性和可靠性要求。 (2)提出了一個適合火災(zāi)模擬試驗系統(tǒng)爐溫估計的基于主元分析和徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量模型，解決了火災(zāi)模擬試驗中爐溫在線估計的難題。對于總共采集的119組18路數(shù)據(jù)，將80組用于主元分析和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初試化訓練，確定較為理想的中心距離

3、、權(quán)值和隱層數(shù)，經(jīng)MATLAB程序?qū)τ嘞碌?9組數(shù)據(jù)用訓練好的軟測量模型進行測試，構(gòu)建了在線的爐溫估計模型。給出該軟測量模型與加權(quán)平均方法的估計結(jié)果對比，表明了論文設(shè)計的軟測量模型在爐溫估計精度和穩(wěn)定性方面比常規(guī)的加權(quán)平均方法有著明顯優(yōu)越性。 (3)提出了一種新穎的基于模糊專家PID控制的復合智能控制器結(jié)構(gòu)。深入研究了PID控制器3個參數(shù)K<,P>、K<,I>、K<,D>與控制器特性動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性的關(guān)系，提出了智能在線整定K<,

4、P>、K<,I>、K<,D>參數(shù)的方法。進行了專家模糊PID控制器同常規(guī)PID控制器控制效果對比試驗，從給出的5個時段的對比曲線可以看出，設(shè)計出的智能專家PID控制比常規(guī)PID控制在靜態(tài)誤差和穩(wěn)定性等方面有著明顯的優(yōu)勢。給出了爐溫升溫實測結(jié)果同標準值的對比曲線。證明爐溫控制效果完全符合國際標準ISO834要求，控制精度和穩(wěn)態(tài)誤差等性能指標優(yōu)于設(shè)計要求。 (4)提出了一種融合熱電偶、熱電阻和DS18820數(shù)字溫度傳感器等不同等級溫

5、度參數(shù)的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。研制開發(fā)了兼具串行通信和增強型EPP并行通信模式帶多臺單片機和工控機硬件結(jié)構(gòu)的54路溫度采集處理系統(tǒng)。 (5)開發(fā)了應(yīng)用Visual Basic 6.0、單片機匯編語言、FRANKLIN C語言和MATLAB語言等多開發(fā)平臺工具的獨特的軟件系統(tǒng)。整個軟件系統(tǒng)包括爐溫數(shù)據(jù)采集軟件、通信接口軟件、軟測量軟件、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MATLAB訓練軟件、智能模糊專家PID控制器軟件以及試驗流程管理軟件等子系統(tǒng)。