液位是工業(yè)控制過程中常見的控制對(duì)象,許多工業(yè)控制過程都可以抽象成液位控制系統(tǒng)模型。液位控制系統(tǒng)可以對(duì)液位、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和控制,能夠很好地對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬。為了提高液位控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力,加強(qiáng)控制系統(tǒng)與先進(jìn)控制算法的結(jié)合,本課題依托實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的水箱液位實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)液位控制系統(tǒng)可視化監(jiān)控、液位控制系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)和液位控制算法進(jìn)行研究,主要工作內(nèi)容和研究成果如下:（1）根據(jù)實(shí)際需求,結(jié)合通用性仿真軟件MATLAB的GUIDE工具箱,設(shè)計(jì)了一套與液位控制實(shí)驗(yàn)裝置配套的可視化操作平臺(tái)。該軟件平臺(tái)可以對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制,動(dòng)態(tài)獲取控制對(duì)象的性能參數(shù)。借助MATLAB強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算和圖像處理能力,按照不同的指標(biāo)要求對(duì)原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最后以曲線的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,并對(duì)水箱的液位變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。通過MATLAB與Access數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。（2）采用階躍響應(yīng)法和最小二乘法對(duì)液位控制系統(tǒng)模型中的增益系數(shù)K、延時(shí)系數(shù)τ和時(shí)間響應(yīng)系數(shù)T進(jìn)行辨識(shí),并根據(jù)模型評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)得到的辨識(shí)模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,通過最小二乘法辨識(shí)得到的模型結(jié)構(gòu)對(duì)... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

液位控制系統(tǒng)MATLABGUI主界面

13義控制算法，并將其應(yīng)用到液位控制系統(tǒng)中。在控制策略選項(xiàng)卡中完成對(duì)PID控制器的三個(gè)參數(shù)的設(shè)置和調(diào)節(jié)，為了方便操作，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用兩種調(diào)節(jié)形式，一種是滑動(dòng)條進(jìn)行進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，通過滑動(dòng)條的移動(dòng)，改變對(duì)應(yīng)控制參數(shù)的值，另一種就是通過Edit編輯框獲取用戶輸入的數(shù)據(jù)對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，兩種方法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，兩者的參數(shù)會(huì)同步變化。滑動(dòng)條使用Slider控件，其Tag屬性為“Tag_功能名稱”。2.4.2控制結(jié)構(gòu)選擇控制結(jié)構(gòu)選項(xiàng)卡由兩個(gè)部分組成，一是實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)與被控對(duì)象選擇，二是實(shí)驗(yàn)過程控制。其界面設(shè)計(jì)如圖2.7所示�？刂平Y(jié)構(gòu)的選擇是針對(duì)液位系統(tǒng)而言，用戶可選擇的結(jié)構(gòu)有一階、二階，串級(jí)回路，前饋-反饋回路等，控制對(duì)象的選擇針對(duì)的是進(jìn)行液位控制實(shí)驗(yàn)還是溫度控制實(shí)驗(yàn)。選擇不同的控制對(duì)象和控制結(jié)構(gòu)，GUI界面會(huì)顯示與之對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2.7控制結(jié)構(gòu)選項(xiàng)卡界面圖實(shí)驗(yàn)過程控制由四個(gè)功能按鈕組成。開始實(shí)驗(yàn)按鈕完成系統(tǒng)的復(fù)位操作，根據(jù)選擇的控制結(jié)構(gòu)對(duì)水箱系統(tǒng)中的水泵、電磁閥和電動(dòng)閥等執(zhí)行器件進(jìn)行復(fù)位，然后依據(jù)控制策略完成對(duì)應(yīng)的控制實(shí)驗(yàn)。結(jié)束實(shí)驗(yàn)按鈕是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的執(zhí)行器執(zhí)行暫停動(dòng)作，然后將執(zhí)行器進(jìn)行復(fù)位，并清除定時(shí)器和串口變量，以免對(duì)下次實(shí)驗(yàn)造成干擾。實(shí)驗(yàn)對(duì)比按鈕是為了將多種控制算法的控制效果進(jìn)行對(duì)比，從Access數(shù)據(jù)庫(kù)中提取液位控制算法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)不同算法的控制效果進(jìn)行觀察分析。關(guān)閉按鈕是在完成所有的實(shí)驗(yàn)之后關(guān)閉軟件界面，退出系統(tǒng)。2.5實(shí)時(shí)曲線顯示數(shù)據(jù)處理區(qū)域的復(fù)選框用于選擇需要顯示的數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后使用axes控件將處理后的數(shù)據(jù)以曲線的形式進(jìn)行顯示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是直接從串口獲取，如果僅使用plot方法進(jìn)行畫圖，會(huì)因采集時(shí)間過長(zhǎng)造成數(shù)據(jù)累計(jì)，導(dǎo)致CPU負(fù)

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文192.6.2模型辨識(shí)為了充分利用MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算能力和對(duì)圖像的處理能力，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了水箱液位控制系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識(shí)功能。水箱液位控制系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí)的人機(jī)交互界面如圖2.11所示。從本地提取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)辨識(shí)界面選擇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的液位控制系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)，通過選擇不同的辨識(shí)算法，對(duì)模型結(jié)構(gòu)中的增益系數(shù)K、延時(shí)系數(shù)τ和時(shí)間響應(yīng)系數(shù)T等參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。圖2.11模型參數(shù)辨識(shí)界面該界面的功能主要分為四個(gè)區(qū)域：（1）導(dǎo)入數(shù)據(jù)。用于選擇需要進(jìn)行處理的輸入輸出數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以Excel形式或者mat文件的形式存儲(chǔ)在本地，在模型辨識(shí)界面點(diǎn)擊導(dǎo)入數(shù)據(jù)按鈕，從本地選擇需要進(jìn)行處理的輸入輸出數(shù)據(jù)，利用選擇的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)。（2）辨識(shí)算法選擇。該模塊用于選擇辨識(shí)算法，點(diǎn)擊不同的按鈕控件選擇對(duì)應(yīng)的辨識(shí)算法。軟件系統(tǒng)提供兩種辨識(shí)算法，分別為階躍響應(yīng)辨識(shí)法和最小二乘辨識(shí)法，選擇不同的辨識(shí)算法系統(tǒng)會(huì)調(diào)用不同的辨識(shí)程序。（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇與結(jié)果顯示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定對(duì)應(yīng)的辨識(shí)模型結(jié)構(gòu)，軟件系統(tǒng)提供的有一階、二階和三階三種類型的模型結(jié)構(gòu)。點(diǎn)擊辨識(shí)結(jié)果按鈕，根據(jù)選擇的辨識(shí)算法和模型結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，在結(jié)果顯示區(qū)域顯示辨識(shí)模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)值。（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示。對(duì)選擇的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化處理，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以曲線的形式在axes區(qū)域內(nèi)進(jìn)行顯示，方便對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行觀察和判斷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MATLB GUI的濕汽輪機(jī)熱力計(jì)算平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 陸英棟,張磊,項(xiàng)黎寧,曹平軍.  中國(guó)修船. 2019(04)
[2]基于最小二乘辨識(shí)的單軸陀螺參數(shù)標(biāo)定方法[J]. 李小平,雷瀧杰,陳超,霍鵬飛,施坤林.  探測(cè)與控制學(xué)報(bào). 2019(03)
[3]基于Matlab GUI的全球重力固體潮可視化實(shí)現(xiàn)[J]. 閆如玉,萬永革,解朝娣,汪園園,劉勇.  地震地磁觀測(cè)與研究. 2019(03)
[4]基于Matlab GUI的圖像和視頻處理仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 齊玉娟,王延江.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(03)
[5]基于Matlab GUI的數(shù)字圖像處理仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J]. 王文成,李健,王瑞蘭,吳小進(jìn),孫學(xué)巖.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(02)
[6]飛行器氣動(dòng)參數(shù)智能在線辨識(shí)技術(shù)研究[J]. 浦甲倫,韓業(yè)鵬,張亮.  宇航總體技術(shù). 2018(06)
[7]基于Matlab系統(tǒng)辨識(shí)的參數(shù)辨識(shí)與仿真[J]. 李娜,任一峰,趙敏.  電子世界. 2014(03)
[8]全自動(dòng)三容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研發(fā)[J]. 徐躍飛,黃國(guó)輝,姜周曙.  計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué). 2013(10)
[9]基于數(shù)據(jù)的MATLAB系統(tǒng)辨識(shí)工具箱模型識(shí)別[J]. 陳嵐峰,張亞琴,程立英,張志美.  沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(04)
[10]三容水箱計(jì)算機(jī)控制仿真與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研發(fā)[J]. 葉希立,丁強(qiáng),黃國(guó)輝,姜周曙.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2013(06)

碩士論文
[1]基于粒函數(shù)的自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)研究[D]. 許佳佳.上海師范大學(xué) 2019
[2]基于改進(jìn)遺傳算法的纖維素酶固態(tài)發(fā)酵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 童春梅.江蘇大學(xué) 2019
[3]基于遺傳算法模糊PID控制的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究[D]. 王坤.華北水利水電大學(xué) 2018
[4]基于改進(jìn)遺傳算法的系統(tǒng)級(jí)故障診斷研究[D]. 劉翠.廣西大學(xué) 2018
[5]多容水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與算法研究[D]. 陳凱凱.西安工程大學(xué) 2018
[6]基于絲狀形狀記憶合金的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及模型辨識(shí)[D]. 劉銘.北京交通大學(xué) 2018
[7]基于TCS3000的智能液位控制系統(tǒng)研究[D]. 楊華偉.新疆大學(xué) 2017
[8]雙容水箱系統(tǒng)的辨識(shí)與滑模變結(jié)構(gòu)控制[D]. 胡姣.西安理工大學(xué) 2017
[9]過程控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研發(fā)[D]. 馮曉會(huì).陜西科技大學(xué) 2017
[10]基于遺傳算法的工業(yè)鍋爐變偏置雙交叉限幅燃燒控制研究[D]. 王國(guó)鑫.西安科技大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3583178