本文在此背景下，針對非線性PID控制、自抗擾控制以及Smith預估器和前饋控制展開研究。為了提高控制器的穩(wěn)定性和魯棒性，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器，將其應用于大時滯溫度控制系統(tǒng)，并在此基礎上設計了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，通過大量的理論研究、仿真和實驗，實現了良好的控制效果。論文的主要工作有： 1.研究了自抗擾技術和溫度控制的現狀以及溫度控制的特點。 2.研究了ADRC的發(fā)展史，深入了解ADRC的原理與優(yōu)點。ADRC在控制非線性對象時比PID具有更好的控制性能，但是參數調節(jié)理論不完善，阻礙了其廣泛應用。 3.通過MATLAB仿真，得到ADRC參數之間的內在規(guī)律，通過將ADRC的參數統(tǒng)一到一個時間因子上，達到簡化調節(jié)參數個數的目的，從而降低調試難度，同時，在無時滯溫控實驗平臺上進行實驗，驗證了參數調節(jié)規(guī)律的可行性。 4.自抗擾控制器在大時滯溫控上的應用，以前文獻一般將時滯環(huán)節(jié)等效成一階慣性環(huán)節(jié)，這樣就要求增加ADRC的階次，增加了調節(jié)參數個數，在參數調節(jié)理論不完善的情況下無疑是增加了調試難度。本文將ADRC分別與Smith預估器和前饋控制器相結合，設計了ADRC-Smith預估控制器和前饋ADRC控制器來解決具有大時滯控制問題。這兩類新控制器的優(yōu)點是不增加ADRC的階次，是解決不確定大時滯被控對象的新途徑，也是ADRC控制器實際應用上的一次創(chuàng)新。 5.在可編程計算機控制器(PCC)搭建的大時滯溫控實驗平臺上進行實驗，將前饋ADRC控制器和貝加萊專用溫度控制器PIDXH的控制效果進行比較，實驗結果表明前饋ADRC控制器在穩(wěn)定性、魯棒性等方面都優(yōu)于PIDXH控制器。 6.研究了吹塑機控制系統(tǒng)解決方案，并在吹塑機上實驗前饋ADRc控制器，得到了良好的控制效果，進一步驗證了算法的可行性。
標簽： 自抗擾 控制器 溫控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在實際應用中，對永磁同步電機控制精度的要求越來越高。尤其是在機器人、航空航天、精密電子儀器等對電機性能要求較高的領域，系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和魯棒性能好壞成為決定永磁同步電機性能優(yōu)劣的重要指標。傳統(tǒng)電機系統(tǒng)通常采用PID控制，其本質上是一種線性控制，若被控對象具有非線性特性或有參變量發(fā)生變化，會使得線性常參數的PID控制器無法保持設計時的性能指標；在確定PID參數的過程中，參數整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，并不是全局最優(yōu)值。實際電機系統(tǒng)具有非線性、參數時變及建模過程復雜等特點，因此常規(guī)PID控制難以從根本上解決動態(tài)品質與穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。永磁同步電機是典型的多變量、參數時變的非線性控制對象。先進控制方法(諸如智能控制、優(yōu)化算法等)研究應用的發(fā)展與深入，為控制復雜的永磁同步電機系統(tǒng)開辟了嶄新的途徑。由于先進控制方法擺脫了對控制對象模型的依賴，能夠在處理不精確性和不確定性問題中有可處理性、魯棒性，因而將其引入永磁同步電機控制已成為一個必然的趨勢。本文根據系統(tǒng)實現目標的不同，選取相應的先進控制方法，并與PID控制相結合，對永磁同步電機各方面性能進行有針對性的優(yōu)化，最終使其控制精度得到顯著的提高。為達到對永磁同步電機進行性能優(yōu)化的研究目的，文中首先探討了正弦波永磁同步電機和方波永磁同步電機的運行特點及控制機理，通過建立數學模型，對相應的控制系統(tǒng)進行了整體分析。針對永磁同步電機非線性、強耦合的特點，設計了矢量控制方式下的永磁同步電機閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。結合常規(guī)PID控制，將模糊控制、遺傳算法、神經網絡和人工免疫等多種先進控制方法應用于永磁同步電機調速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和同步傳動系統(tǒng)的控制器設計中，以滿足不同控制系統(tǒng)對電機動、靜態(tài)性能的要求以及對調速性能或跟隨性能的側重。實驗結果表明，采用先進控制方法的永磁同步電機具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的魯棒性能；與傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)的控制精度得到了明顯提高。研究結果驗證了先進控制方法應用于永磁同步電機性能優(yōu)化的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-04-24
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太陽能作為一種新型能源以其清潔、儲量大、無污染等優(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發(fā)電技術的應用更是人們普遍關注的焦點。本文主要研究了光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉換效率比較低,為了降低系統(tǒng)造價和有效的利用太陽能,對光伏并網系統(tǒng)的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的特點,將其分為三部分進行研究。研究了光伏電池的工作原理及輸出特性,在此基礎上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環(huán)境及不同日照強度下的太陽能電池輸出特性進行了仿真。仿真與實測數據的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續(xù)的仿真奠定基礎。 光伏板的最大功率點的控制是實現光伏并網高效率的輸出的必要條件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率點驅動boost升壓變換器,用以實現最大功率點跟蹤和控制。針對電導增量法和干擾法的不足,研究了基于模糊控制的方法。從仿真及實驗的結果均能看出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率損耗大大縮小,提高了其穩(wěn)態(tài)性能。 闡述了并網逆變器的工作原理和控制策略。基于逆變控制方法的研究,對系統(tǒng)進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環(huán)跟蹤控制。從仿真及實驗結果中可以看出實現了輸出功率因數為1的控制目標。 開發(fā)了光伏并網的實驗系統(tǒng),設計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網系統(tǒng)。實驗結果表明,本文采用的控制策略和設計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設計是合理的。
標簽： 光伏并網發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
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溫室是設施農業(yè)的重要組成部分，國內外溫室種植業(yè)的實踐經驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農業(yè)的高效性。隨著傳感技術，計算機技術及通訊技術的迅猛發(fā)展，現代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農作物獲得高產，提高農業(yè)生產的經濟效益。 文中論述了國內外溫室環(huán)境控制技術的發(fā)展及現狀，分析了溫室的內部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數據的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數學模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實現對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結果表明，這種算法具有超調量小、穩(wěn)定性強、適應性好等特點，能夠達到預期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現溫室環(huán)境參數的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現參數的測控。 在軟件設計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。
上傳時間： 2013-07-21
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煙葉烘烤是煙葉生產中一個非常重要的環(huán)節(jié)，為保證煙葉烘烤的質量，需要有效的控制溫度和濕度讓其按照“三段式”工藝曲線進行變化。本文通過對三段式工藝的分析，構建了以FPGA為控制核心，采用數字式溫濕度傳感器進行溫濕度測量的烤煙自動控制系統(tǒng)。 整個系統(tǒng)的實現是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8進行的。同時對系統(tǒng)的配置電路、驅動電路、顯示控制電路、語音提示和溫濕度測量電路進行了設計，并給出了各個模塊的電路原理圖。由于溫濕度測量是系統(tǒng)設計實現的重要部分，所以本文重點討論了溫度傳感器DS18820和濕度傳感器HS1101的性能特點、工作原理、處理次序和設計流程。針對煙葉烘烤過程中烤房溫濕度的測量和控制中，存在的強時變、大時滯、非線性的問題，采用了模糊控制算法進行控制，并給出了模糊控制器設計的方法。另外，為方便用戶調用煙葉烘烤中經驗曲線，提出了使用EEPROM對烘烤經驗曲線參數進行處理。而且討論了如何通過I2C總線與EEPROM進行讀寫操作進而實現參數的保存和讀取。系統(tǒng)的測試結果表明烤煙自動控制系統(tǒng)基本上達到了實際的要求，具有一定的先進性。
標簽： FPGA 自動控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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溫濕度是影響糧食儲藏的重要參數，兩者之間是相互關聯的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產生連鎖反應，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測控技術在農業(yè)上的應用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。 設計了基于FPGA的糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機和上位機構成。單片機主要完成溫度數據的采集和上位機的通訊；控制電路基于FPGA進行設計，主要負責采集濕度信息，計算溫濕度偏差及其變化率，通過調用模糊控制算法對溫濕度進行模糊控制，單片機通過RS485總線和上位機進行串口通信，使上位機能夠實時記錄，顯示溫濕度變化值和控制過程曲線。該系統(tǒng)實現了糧倉內溫濕度的實時監(jiān)測，使管理人員可以實時掌控糧倉內的溫濕度情況。 采用FPGA設計控制電路簡化了系統(tǒng)的組成和外圍數字電路，易于系統(tǒng)擴展和升級，內部集成了信號處理、控制、檢測電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅動、電源等外圍電路，完成信號采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當今電子產品高精度，集成化的要求。 系統(tǒng)采用直接輸出數字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號，與濕度值成線性關系，該頻率脈沖信號可直接送入FPGA進行計數，這樣溫濕度傳感器輸出的信號都沒有經過放大、A/D轉換，進一步減少了測量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語言進行編寫。本裝置已作出實樣，通過了調試，已達到預期效果。
上傳時間： 2013-06-16
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高速公路隧道屬于特殊路段，隧道洞內外環(huán)境差別非常大，需要在隧道內設置電光照明，以消除司機的“暗適應"與“明適應’’視覺問題，保證隧道行車安全。而當前的大部分高速公路隧道照明控制系統(tǒng)簡單，照明光源舒適度不高，未根據洞外環(huán)境亮度，綜合車速車流量及洞內煙霧濃度等因素，實時調節(jié)隧道洞內照明亮度，存在盲目加大隧道照明的亮度的問題，給行車安全帶來隱患，造成能源浪費，不符合設計規(guī)范和國家節(jié)能的政策要求。 本文介紹了當前隧道照明的發(fā)展及照明燈具智能控制的研究狀況，針對當前隧道照明的控制系統(tǒng)存在的問題，給出了基于ZigBee的隧道照明無線控制系統(tǒng)的 架構；分析比較了當前各種隧道照明光源的特點，針對當前普遍采用的高壓鈉燈照明和新興的LED燈照明做了詳細的經濟效益對比，根據系統(tǒng)使用壽命周期內的性價比，選擇大功率LED作為隧道照明燈具；在分析ZigBee協(xié)議及組網流程的基礎上，設計了基于ZigBee技術的簇樹型隧道照明無線測控網絡，系統(tǒng)采用CC2430無線模塊作為網絡節(jié)點的硬件解決方案，對網絡中的協(xié)調器、路由器及終端節(jié)點的組網及其數據處理流程進行了詳細設計；設計了利用ZigBee技術作為控制命令和數據傳輸的可調光LED燈具，滿足所提出的控制系統(tǒng)對燈具的要求：針對隧道照明控制參數及燈具光效難以建立精確數學模型的特點，系統(tǒng)采用基于專家經驗的隧道照明的模糊控制算法，設計了隧道照明控制程序，并嵌入到利用WinCC設計的隧道照明的控制系統(tǒng)中。論文最后對所設計的系統(tǒng)進行了測試，驗證了系統(tǒng)的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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恒溫烘箱溫度控制系統(tǒng)的設計:本設計采用單片機對恒溫烘箱的溫度進行模糊控制，使其溫度穩(wěn)定在某一個設定值上．并且具有鍵盤輸入溫度給定值，一LED數碼管顯示溫度值和溫度越限報警的功能，實現自動控溫．
標簽： 恒溫 烘箱 溫度控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-03
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自適應濾波器的硬件實現一直是自適應信號處理領域研究的熱點。隨著電子技術的發(fā)展，數字系統(tǒng)功能越來越強大，對器件的響應速度也提出更高的要求。 本文針對用通用DSP 芯片實現的自適應濾波器處理速度低和用HDL語言編寫底層代碼用FPGA實現的自適應濾波器開發(fā)效率低的缺點，提出了一種基于DSP Builder系統(tǒng)建模的設計方法。以隨機2FSK信號作為研究對象，首先在matlab上編寫了LMS去噪自適應濾波器的點M文件，改變自適應參數，進行了一系列的仿真，對算法迭代步長、濾波器的階數與收斂速度和濾波精度進行了研究，得出了最佳自適應參數，即迭代步長μ=0.0057，濾波器階數m=8，為硬件實現提供了參考。 然后，利用最新DSP Builder工具建立了基于LMS算法的8階2FSK信號去噪自適應濾波器的模型，結合多種EDA工具，在EPFlOKl00EQC208-1器件上設計出了最高數據處理速度為36.63MHz的8階LMS自適應濾波器，其速度是文獻[3]通過編寫底層VHDL代碼設計的8階自適應濾波器數據處理速度7倍多，是文獻[50]采用DSP通用處理器TMS320C54X設計的8階自適應濾波器處理速度25倍多，開發(fā)效率和器件性能都得到了大大地提高，這種全新的設計理念與設計方法是EDA技術的前沿與發(fā)展方向。 最后，采用異步FIFO技術，設計了高速采樣自適應濾波系統(tǒng)，完成了對雙通道AD器件AD9238與自適應濾波器的高速匹配控制，在QuartusⅡ上進行了仿真，給出了系統(tǒng)硬件實現的原理框圖，并將采樣濾波控制器與異步FIF0集成到同一芯片上，既能有效降低高頻可能引起的干擾又降低了系統(tǒng)的成本。
上傳時間： 2013-06-01
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生物發(fā)酵作為現代生物技術工業(yè)的重要組成部分，已被廣泛用于食品、制藥等各個領域，并顯示出良好的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發(fā)酵過程是一種復雜的生化反應過程，控制變量眾多且相互關聯度較大，采用傳統(tǒng)控制方法難以實現有效控制。 因此，本文根據生物發(fā)酵的流程特點和當今國內市場的切實需要，在總結國內外相關研究的基礎上，針對非線性、時變、大滯后的發(fā)酵過程，將智能控制技術融入到了生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中，主要對發(fā)酵過程中的溫度、PH值的控制算法進行研究，分別設計了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制，模擬仿真和實驗分析表明，控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)算法。 基于32位ARM架構的嵌入式微處理器以其高性能、低功耗、低成本的優(yōu)勢，得到了很好的推廣，同時國內微電子與嵌入式技術得到了迅速發(fā)展。鑒于此背景，本系統(tǒng)現場控制的下位機的硬件平臺采用基于S3C2410的處理器，軟件設計中采用了嵌入式Linux系統(tǒng)。同時采用了集散控制技術，實現一臺上位機可以同時與多臺下位機的數據通訊和遠程監(jiān)控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數進行控制。 本文的工作重點主要包括：主要參數測量與控制、發(fā)酵過程系統(tǒng)的總體設計、嵌入式系統(tǒng)的設計。本發(fā)酵控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)測、優(yōu)化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠對發(fā)酵過程中主要參數進行有效控制，具有重要的現實意義。
標簽： ARMLinux 生物發(fā)酵 智能控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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