【摘要】在人們生活以及工業生產等諸多領域經常涉及到液位和流量的控制問題，例如居民生活用水的供應，飲料、食品加工，溶液過濾，化工生產等多種行業的生產加工過程，通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要維持合適的高度，既不能太滿溢出造成浪費， 也不能過少而無法滿足需求。因此液面高度是工業控制過程中一個重要的參數， 特別是在動態的狀態下， 采用適合的方法對液位進行檢測、控制，能收到很好的效果。PID 控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。【關鍵詞】水箱液位； PID 控制；液位控制； Matlab 仿真一．引言在人們生活以及工業生產等諸多領域經常涉及到液位和流量的控制問題， 例如居民生活用水的供應，飲料、食品加工，溶液過濾，化工生產等多種行業的生產加工過程， 通常需要使用蓄液池， 蓄液池中的液位需要維持合適的高度， 既不能太滿溢出造成浪費， 也不能過少而無法滿足需求。因此液面高度是工業控制過程中一個重要的參數， 特別是在動態的狀態下， 采用適合的方法對液位進行檢測、控制，能收到很好的效果。本論文利用PID 算法在matlab 中進行仿真并講解實物搭接效果， 具體如下：1、利用指導書中推導的模型和實際的參數，建立水箱液位控制系統的數學模型，并進行線性化；2、構成水箱液位閉環無靜差系統，并測其動態性能指標和提出改善系統動態性能的方法，使得系統動態性能指標滿足σ%≤10%，調節器調節閥水槽測量變送出水閥系數＜0.5 秒，靜態誤差小于2%；3、通過在matlab 編程中求取合適的反饋變量K,然后與仿真模型結合構成最優控制的水箱液位系統，通過圖形分析是否滿足系統的性能參數；
標簽： pid調節控制系統
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波電源廣泛應用于超聲波加工、診斷、清洗等領域，其負載超聲波換能器是一種將超音頻的電能轉變為機械振動的器件。由于超聲換能器是一種容性負載，因此換能器與發生器之間需要進行阻抗匹配才能工作在最佳狀態。串聯匹配能夠有效濾除開關型電源輸出方波存在的高次諧波成分，因此應用較為廣泛。但是環境溫度或元件老化等原因會導致換能器的諧振頻率發生漂移，使諧振系統失諧。傳統的解決辦法就是頻率跟蹤，但是頻率跟蹤只能保證系統整體電壓電流同頻同相，由于工作頻率改變了而匹配電感不變，此時換能器內部動態支路工作在非諧振狀態，導致換能器功率損耗和發熱，致使輸出能量大幅度下降甚至停振，在實際應用中受到限制。所以，在跟蹤諧振點調節逆變器開關頻率的同時應改變匹配電感才能使諧振系統工作在最高效能狀態。針對按固定諧振點匹配超聲波換能器電感參數存在的缺點，本文應用耦合振蕩法對換能器的匹配電感和耦合頻率之間的關系建立數學模型，證實了匹配電感隨諧振頻率變化的規律。給出利用這一模型與耦合工作頻率之間的關系動態選擇換能器匹配電感的方法。經過分析比較，選擇了基于磁通控制原理的可控電抗器作為匹配電感，通過改變電抗控制度調節電抗值。并給出了實現這一方案的電路原理和控制方法。最后本文以DSPTMS320F2812為核心設計出實現這一原理的超聲波逆變電源。實驗結果表明基于磁通控制的可控電抗器可以實現電抗值隨電抗控制度線性無級可調，由于該電抗器輸出正弦波，理論上沒有諧波污染。具體采用復合控制策略，穩態時，換能器工作在DPLL鎖定頻率上；動態時，逐步修改匹配電抗大小，搜索輸出電流的最大值，再結合DPLL鎖定該頻率。配合PS-PWM可實現功率連續可調。該超聲波換能系統能夠有效的跟隨最大電流輸出頻率，即使頻率發生漂移系統仍能保持工作在最佳狀態，具有實際應用價值。
上傳時間： 2022-06-18
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雙足步行機器人（Biped Walking Robot）是一種仿人機器人，是移動式機器人領域中一類重要的仿生系統。雙足步行機器人作為一種移動式機器人，它與輪式，履帶式機器人相比有許多優點與優越性。由于雙足步行機器人的行走具有獨特的適應性和擬人性，其行走控制成為當今研究的熱點。步行運動模式與運動控制是影響雙足步行機器人技術進步的重要問題，也是雙足步行機器人成功而有效地實現穩定步行的理論基礎和技術關鍵。本文針對雙足步行機器人步行模式生成與步行控制相關問題進行了研究，并在虛擬現實的實驗環境中實現了機器人以給定步行模式的行走。取得的主要科研成果有：第一：基于平面倒立擺線性模型的雙足步行機器人步行運動模式生成。本文對雙足步行機器人的動力學模型進行了簡化，采用平面倒立擺的線性化模型作為雙足步行機器人步行模式生成的簡化模型。設計了基于倒立擺線性化模型步行模式生成算法，對雙足步行機器人前向行走，側向行走與拐彎行走的腰部重心位置軌跡與速度軌跡進行了規劃。對于雙足步行具有雙腳作支撐期的特點，本文采用了七次多項式插值，分兩階段對具有雙腳支撐期的步行運動的腰部運動軌跡進行規劃，實現了期望的運動模式。第二：基于小腦模型控制器的雙足步行機器人逆運動學控制系統。本文針對雙足步行機器人腿部逆模型求解問題，提出一種基于小腦模型連接控制網絡CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）的機器人逆運動學控制方法。機器人腿部正運動學模型采用Denavit-Hartenberg方法進行建模，在建立雙足步行機器人正運動學模型基礎上，設計了基于CMAC的控制系統。系統采用兩個CMAC直接控制機器人的腿部運動。兩個CMAC逆模型控制器分別逼近步行機器人支撐腿與擺動腿的逆模型，實現了對腰部運動軌跡的跟蹤控制。第三：基于虛擬現實環境的雙足步行機器人行走控制實驗。
上傳時間： 2022-06-19
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首先，本文分析了雙足機器人動態步行過程的運動學特征。即分析雙足步行機器人連桿的位置和姿態與各個關節角之間的關系。包含雙足機器人動態步行的正運動學與逆運動學特性。其中，針對雙足步行機器人的逆運動學問題，使用了解析法與數值法進行求解，并對上述兩種方法進行了對比。其次，在針對雙足機器人動態步行過程運動學特性的分析基礎上，推導出雙足步行機器人零力矩點（ZMP）的計算公式，該公式稱為ZMP基本方程。ZMP基本方程描述了機器人ZMP與機器人質心之間的關系。在此基礎上，使用拉格朗日方法建立了雙足步行機器人的動力學模型，其中包括單腳支撐階段與雙腳支撐階段的動力學模型。為了方便得到雙足步行機器人的步行模式，使用桌子——小車模型模擬機器人動態步行。使用該等效模型與2MP基本方程，本文設計了基于ZMP的雙足機器人動態步行模式生成算法。生成步行模式之后，將機器人關節角時間序列帶入機器人動力學模型計算，可以得到關節力矩時間序列。關節驅動器按照力矩時間序列控制關節運動即可實現動態步行。但是，考慮到數值計算等因素導致的誤差累計，本文同時基于桌子—一小車模型設計了動態步行穩定控制器，該控制器的作用是通過修正期望ZMP軌跡調節機器人軀干的傾斜角度。最后，基于本文所設計的雙足步行機器人逆運動學問題求解算法、動態步行模式生成算法與步行穩定控制器所組成的控制系統，采用開放源代碼動力學引擎0pen Dynamic Engine 進行仿真驗證。首先在三維虛擬環境中建立了雙足步行機器人虛擬樣機模型，其次設計了零重力環境下剛體運動實驗與雙足動態步行實驗。驗證了本文針對雙足步行機器人動態步行所設計的控制方法的有效性。
上傳時間： 2022-06-19
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本文為一個名叫 Besiding的雙足機器人建立了完整的力學模型和控制模型，使機器人能在平面上實現穩定的動態行走。并且對模型的可靠性和實用性進行了仿真計算，結果證實了文中模型的合理性和可行性。這個名為 Besiding的機器人有10個自由度，從機械學的角度看，其結構能實現基本的步行動作為了使建立的模型利于計算機控制和編程計算，文章采用了一種遞推的 Newton Euler方法來建立機器人的力學模型，這種方法的特點是利用遞推計算的辦法來形成力學方程中動力矩陣和關聯矩陣的元素，這就使得非常復雜的動力學方程在編程計算的時候顯得非常簡潔、有效，在這個基礎上，文章對步行策略進行了設計，并得到了實現穩定的動態行走所必須滿足的力學條件在 Besiding機器人的控制問題上，文章采用的是跟蹤式的PD控制法，具體措施是首先把機器人的行走過程按一個很小的時間區間分成許多時間域，其次把機器人的力學方程在每個時間領域里線性化，然后在這個時間域內對機器人進行PD控制。其實這種控制方法允許對機器人控制系統的特性參數進行設計，這就更容易使控制系統達到我們的要求：另外，Besiding還添加一個控制環節，使其具有一定的魯棒性，來抵消由于實際機器人的某些力學參數很難精確測量所帶來的對穩定性的負面影響文章的最后對力學模型和控制用Maab進行了仿真計算，列出一些重要的計算結果，對穩定性、跟蹤誤差、響應性能等重要的控制指標進行了分析。其結果顯示，文章所采用的建模方法、行走策略和控制措施是合理的、有效的實用的。關鍵詞：雙足機器人、力學模型、動態步行、行走策略、控制模型、仿真計算
上傳時間： 2022-06-19
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目前對于對步進電機的控制存在精度和價格方面的矛盾。因為高精度的實時演算需要較高性能的DSP芯片，成本較高，因此現在的控制方法是采用大量的硬件電路。這種控制方法的精度不但較低，且成本較高。國內為了省錢就大多數使用相對省資源的查表法，但是對于速度變化范圍很大的控制來說，在低速時會由于表本身的精度原因造成穩定性變差，噪聲變大的問題。這僅僅是低速時的細分問題。轉速越低，對它控制時的細分就越嚴格。此外還有扭矩的問題，當轉動過慢時，即使細分也無法達到應有的扭矩，這都是控制時遇到的問題。簡單的說，目前普遍存在于步進電機控制中的問題就是低速運轉和低速啟動的問題。當今是科學技術及儀器設備高度智能化飛速發展的信息社會，電子技術的過步，給現代工業帶來了質的提升。現代電子領域中，PLC的應用正在不斷的走向深入，這必將導致傳統控制的日益革新。PLC的控制具有高可靠性、高性價比。比如在機械手、液體混合罐、液壓、氣壓等方面都得到了廣泛的應用。PLC在1業方面的應用水平已逐步成為一個國家T業發展水平的標志2-0利用PLC采用程序設計方法來對步進電機進行控制，具有線路相對簡單，結構緊湊，價格低廉，而且可以通過控制按鈕實現對步進電機的正反轉和步進電郁轉速的控制，用途廣泛等優點。
上傳時間： 2022-06-19
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化石能源日趨枯竭，核能發展受限，能源問題愈來愈成為全人類所不可避免的一個嚴峻挑戰。光伏發電技術是太陽能利用的主要形式。基于提高太陽能轉換效率的最大功率點跟蹤（Maximum power point tracking，簡稱MPPT）的提出與應用為光伏發電系統的優化利用提供了堅實的基礎。本文針對MPPT技術開展了細致的工作計劃，完成了以MPPT控制器為核心的光伏發電系統設計和仿真，較好地解決了能量轉換低下的問題。首先，總體介紹了光伏發電系統。其次，闡述了光伏發電系統基本原理。然后就MPPT控制器的實現部分-DCDC變換電路，闡述了電路CCM工作模式，利用兩種方法對Buck和Boost電路進行了建模和仿真分析.Boost電路設計簡便、可升壓，且能夠保證一直工作于CCM下，具有更實用的特點，更進一步地，說明了傳統MPPT算法的實現原理和控制流程，仿真研究表明改進型變步長擾動觀察法在光強變化時具有較好的跟蹤控制性能，但是溫度變化時跟蹤效果差。針對傳統算改進型擾動觀察發法不能很好地響應環境的變化同時存在嚴重振蕩，偏差較大的情況，提出一種人工智能控制方法--模糊控制法，進行系統分析，模糊控制規則確定以及FIS編輯器參數設置等，完成了系統的設計。最后搭建出光伏發電MPPT人工智能控制系統的仿真模型，設置相關參數。通過仿真結果的比較和分析驗證了模糊控制法的有效性和可行性。
上傳時間： 2022-06-21
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在當今能源短缺的情況下，電動車的發展變的尤為重要。車用電機控制器是電動汽車的最關鍵的部分之一，受到了國內外學者的高度重視，近些年來發展也非常迅速。永磁同步電動機因有高效率、高功率密度、調速性能好等優點，被用作電動汽車驅動電機，對其控制方法的研究很有意義.IGBT是永磁同步電機控制器的核心部件，然而IGBT驅動效果的好壞對電機驅動的安全性和可靠性有非常大影響，所以對IGBT驅動技術的研究很意義。本文首先對永磁同步電機建立了數學模型，并介紹了矢量控制方法和空間矢景脈寬調制（SVPWM）技術，并在MATLAB/Simulink環境下對SVPWM進行仿真。本論文以TMS320F2812為主控芯片，在該控制器中還包括了電源電路、信號檢測電路和保護電路等，在論文中對每一硬件部分做了詳細的介紹，分析了每個電路的功能和作用。同時介紹了軟件流程，重點介紹了中斷部分的軟件流程，并對位置信號處理和校正做了詳細說明，在硬件電路中著重分析了驅動電路部分。對IGBT的選型做了詳細的介紹，并對驅動電路的要求做了進一步的說明。在本論文中驅動芯片選用的是HCPL-316J，it IGBT開通和關斷所需的+15V和-5V電壓，由所設計的開關電源電路提供。同時對IGBT的通態損耗和開關損耗做了分析，并對引起損耗的參數做了分析說明。最后為了驗證控制器的特性，在實驗臺架上做了大量的實驗，驗證了控制器的整體方案的設計。通過實驗證明該控制器能夠在電動車中可靠運行。
上傳時間： 2022-06-21
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摘要將異步電機調速的矢量控制方法與電壓空間矢量脈寬調制（SVPWM）技術相結合，構建了以SVPWM信號驅動功率器件的異步電機矢量控制調速系統結構圖，并用Matlab軟件對該系統建模與仿真。仿真結果表明：該系統不僅具有矢量控制調速系統的優越性能，同時具有減少轉矩波動，降低輸出電流諧波，提高直流電壓利用率等優點。本世紀70年代提出的矢量控制通過坐標變換的方法分解定子電流，使之轉化為轉矩和磁場兩個分量，實現解耦控制，從而獲得與直流電動機一樣良好的動態調速特性，開創了交流電動機等效直流電動機控制的先河"1。隨著矢量控制技術的發展，如何優化矢量控制系統的研究已成為熱門課題。同時，信號調制技術的發展也使得多種調速系統達到了很好的控制效果，其中SVPWM技術把電動機和逆變器看為一體，通過跟蹤圓形旋轉磁場來控制逆變器的工作，能達到轉矩脈動小、諧波成分少、直流母線電壓利用率高的效果，目前已在變頻產品中得到了廣泛地應用，本文通過軟件對基于SVPWM的電機矢量控制系統進行了仿真，得到了良好的控制效果。
上傳時間： 2022-06-22
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本書中，系統地介紹了現代電力電子變換裝置及其PWM控制策略，具有內容系統全面、范例豐富詳盡、原理深入淺出、理論與實際緊密結合等特點。第1～9章主要關注脈寬調制技術；第10～16章主要關注電流控制技術。其中，第1章和第2章講述兩種基本的PWM控制策略；第3章介紹PWM控制中的三相逆變器的過調制問題；第4～6章是對不同PWM控制方法的詳細介紹；第7章介紹了PWM控制中的電磁干擾問題；第8章和第9章講述了多重與多相功率變換器的PWM控制策略；第10～15章分別以同步電機和直流電源為例詳細介紹了各種不同的電流控制方法；第16章介紹了多電平變換器的電流控制方法。 譯者序 引言 第1章用于兩電平三相電壓型逆變器的載波脈寬調制1 11引言1 12參考電壓va ref、vb ref、vc ref3 13參考電壓Pa ref、Pb ref、Pc ref6 14va、vb、vc與Pa、Pb、Pc之間的聯系8 15PWM信號的產生8 151反鋸齒波8 152傳統鋸齒形載波11 153三角形載波12 154說明16
上傳時間： 2022-06-23
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