四容系統(tǒng)實驗裝置設計及算法研究
本文關鍵詞:四容系統(tǒng)實驗裝置設計及算法研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工藝水平的不斷提高,越來越多具有時滯、非線性、耦合的復雜被控對象應用到實際的生產(chǎn)過程中。通常情況下將簡單的控制算法,如PID控制器,應用于復雜的被控對象難以達到預期的控制效果,因此非常有必要研究用先進控制算法來實現(xiàn)對復雜被控對象的控制。如果先進控制算法缺乏實物驗證,先進的控制算法投入實際應用將會是一個很長的周期。因此根據(jù)過程控制中典型對象的特性,開發(fā)一套具有工業(yè)背景的實驗裝置具有很重要的現(xiàn)實意義。本課題為滿足自動化專業(yè)教學和學術理論研究需要,自主設計研發(fā)了一套四容系統(tǒng)實驗裝置。實驗裝置分為硬件部分和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件上采用了工控機、PCI數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、隔膜泵等工業(yè)生產(chǎn)中常用的設備,搭建了硬件平臺并對硬件進行了測試。軟件系統(tǒng)采用MATLAB軟件實現(xiàn),根據(jù)系統(tǒng)功能特點實行模塊化設計。利用MATLAB強大的數(shù)據(jù)處理能力和對硬件的良好支持,通過MATLAB編程的方法實現(xiàn)系統(tǒng)的通訊和控制需求,最后利用MATLAB/GUI設計可視化操作界面,實現(xiàn)四容系統(tǒng)的集成。通過操作界面,可以實現(xiàn)實驗參數(shù)的配置、數(shù)據(jù)采集與存儲、控制過程的動態(tài)顯示等功能。本文還對軟件系統(tǒng)的移植進行了研究,使軟件系統(tǒng)能夠脫離MATLAB環(huán)境使用。本文介紹了根據(jù)伯努利方程建立的系統(tǒng)機理模型,并通過系統(tǒng)辨識的方法獲得系統(tǒng)傳遞函數(shù)的相關參數(shù)。根據(jù)四容系統(tǒng)的特性分別設計了基于辨識模型的內?刂破骱突跈C理模型的H_∞狀態(tài)反饋控制器。最后將設計的控制器在四容系統(tǒng)實驗裝置上進行實驗驗證,取得了預期的控制效果,達到了實驗裝置設計的目的。四容系統(tǒng)實驗裝置是一個開放的實驗平臺,能驗證多種先進的控制算法,為自動化相關專業(yè)的學生和科研人員提供了一套性能穩(wěn)定、操作簡單的實驗裝置。
【關鍵詞】:四容系統(tǒng) MATLAB 內模控制 H_∞控制
【學位授予單位】:吉林大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TP273
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 緒論9-14
- 1.1 課題研究背景及意義9
- 1.2 國內外研究現(xiàn)狀9-12
- 1.2.1 多容水箱的研究現(xiàn)狀9-12
- 1.2.2 控制算法研究現(xiàn)狀12
- 1.3 本課題主要工作及章節(jié)安排12-14
- 第2章 實驗裝置硬件設計14-22
- 2.1 實驗裝置的總體設計14-15
- 2.2 實驗裝置硬件設計15-19
- 2.2.1 水槽和水箱15-16
- 2.2.2 檢測機構16-17
- 2.2.3 水泵及調速機構17-18
- 2.2.4 數(shù)據(jù)采集卡18-19
- 2.2.5 工控機19
- 2.3 數(shù)據(jù)采集卡的安裝和測試19-21
- 2.3.1 數(shù)據(jù)采集卡的安裝19-20
- 2.3.2 數(shù)據(jù)采集卡測試20-21
- 2.4 本章小節(jié)21-22
- 第3章 軟件系統(tǒng)設計22-40
- 3.1 軟件系統(tǒng)構成22-23
- 3.2 操作界面設計23-27
- 3.2.1 開發(fā)環(huán)境介紹23-25
- 3.2.2 軟件系統(tǒng)操作界面25-27
- 3.2.3 GUI程序設計27
- 3.3 數(shù)據(jù)采集模塊27-31
- 3.3.1 數(shù)據(jù)采集卡參數(shù)配置27-29
- 3.3.2 DAQNavi在MATLAB中的應用29-30
- 3.3.3 數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)30-31
- 3.4 圖形顯示模塊31-32
- 3.5 模擬信號的標度變換32-39
- 3.5.1 液位傳感器信號的標度變換33-37
- 3.5.2 水泵控制信號的標度變換37-39
- 3.6 本章小結39-40
- 第4章 四容系統(tǒng)數(shù)學模型40-50
- 4.1 四容系統(tǒng)工作原理40
- 4.2 四容系統(tǒng)數(shù)學模型40-43
- 4.3 四容系統(tǒng)參數(shù)辨識43-49
- 4.3.1 階躍響應法系統(tǒng)辨識43-46
- 4.3.2 四容系統(tǒng)參數(shù)辨識46-49
- 4.4 本章小結49-50
- 第5章 四容系統(tǒng)控制算法實現(xiàn)50-63
- 5.1 內?刂50-55
- 5.1.1 內模原理50-52
- 5.1.2 分散內模控制52-54
- 5.1.3 仿真分析54
- 5.1.4 內?刂茖嶒54-55
- 5.2 H_∞狀態(tài)反饋控制55-62
- 5.2.1 H_∞控制理論55-56
- 5.2.2 H_∞狀態(tài)反饋控制器設計56-58
- 5.2.3 四容水箱 H_∞控制58-60
- 5.2.4 仿真與分析60-61
- 5.2.5 H_∞控制實驗61-62
- 5.3 本章小結62-63
- 第6章 總結與展望63-65
- 參考文獻65-70
- 附錄70-73
- 1 PCI-1710U數(shù)據(jù)采集卡主要參數(shù)70-71
- 2 實驗裝置軟件系統(tǒng)移植71-73
- 作者簡介及研究成果73-74
- 致謝74
【參考文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 葉柄能;陳力;;時延估計柔性空間機器人魯棒H_∞控制及振動抑制[J];空間科學學報;2016年02期
2 鄭平旭;江浩;龍新華;孟光;;基于H_∞的銑削加工振動主動控制[J];振動與沖擊;2014年05期
3 敖茂堯;;串級液位控制系統(tǒng)的改進粒子群神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制研究[J];計算機測量與控制;2014年01期
4 李東武;張躍;儲海榮;賈宏光;;基于H_∞回路成形的無人機縱向魯棒控制器研究[J];計算機測量與控制;2012年12期
5 廖光煌;李秋紅;盧辰昊;黃金泉;;渦軸發(fā)動機LQ/H_∞抗擾控制方法[J];航空動力學報;2012年09期
6 喬茂偉;韋永斌;;基于PSO的神經(jīng)網(wǎng)絡PID在液位控制中的應用[J];自動化與儀表;2012年09期
7 鄧泓;孫兆偉;仲惟超;;控制輸入受限的攔截衛(wèi)星軌道魯棒H_2/H_∞控制[J];控制理論與應用;2012年09期
8 陳永新;柯尊忠;伍德林;;精校機電液位置伺服系統(tǒng)的廣義預測控制[J];機床與液壓;2011年09期
9 李訓杰;劉劍;王維慶;;雙容神經(jīng)網(wǎng)絡解耦控制的在線實現(xiàn)[J];計算機應用與軟件;2010年10期
10 吳夏來;戴文戰(zhàn);;一種改進的廣義預測算法及其在三容液位控制中的應用[J];浙江理工大學學報;2010年05期
中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條
1 趙一博;四容水箱過程控制裝置設計與實現(xiàn)[D];北方工業(yè)大學;2011年
本文關鍵詞:四容系統(tǒng)實驗裝置設計及算法研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:443131
本文鏈接:http://www.sikaile.net/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/443131.html