一、三容模糊控制系统设计(论文文献综述)
马飞[1](2021)在《基于IPC+PLC的SH885干燥流化床温控系统的设计与优化》文中研究指明梗丝对卷烟制品起着非常重要的作用,将梗丝按一定比例掺配进卷烟中能有效提高卷烟的燃烧能力,同时降低生产成本。梗丝加工过程中,梗丝干燥系统是其中极其重要的一部分,它直接决定了成品梗丝的内在品质。梗丝干燥系统的主要任务是使梗丝经闪蒸流化床膨胀后,通过干燥流化床加工使其符合工艺技术要求的各项指标,为下一道工序提供合格的梗丝。出口水分是多项技术指标中最重要的,直接影响下一道工序的加工难度和加工质量。在实际生产过程中,梗丝的出口水份常不满足工艺要求,本文对该问题进行了深入研究,发现原控制方法下的梗丝干燥系统动态特性差,抗干扰能力弱,梗丝流化床干燥系统的转换过程具有以下特点:非线性、时变性、大滞后性,导致梗丝干燥系统无法满足实际生产需求。本文将围绕系统的大滞后性和滞后调节的适应性问题进行研究,并提出优化方案。针对以上问题本文通过对梗丝流化床干燥系统的干燥工艺和电器控制原理的分析研究,提出了基于IPC+PLC的SH885干燥流化床温控系统的软硬件技术优化方案,通过对原控制系统硬件系统进行分析,选择更优的硬件搭配,增强系统的稳定性;通过研究可编程控制器(PLC)、模糊控制原理、模糊PID控制方法,用模糊控制优化原控制系统,来抑制大滞后性对控制系统带来的负面影响,并在一定程度上增强系统的适应性。本文最后采用MATLAB对流化床温控系统进行仿真,结果表明模糊PID控制方法可以使系统稳定性更好,响应更快速,自适应性更强,能有效的提高梗丝出口水分的精度和稳定性,提高梗丝内在品质。
杨凯[2](2020)在《基于改进PID的三容水箱液位控制方法研究》文中研究表明在工业生产过程中液位是重要的控制对象之一,液位控制质量的水平对工业生产有着巨大的影响,因此,对液位控制的研究具有极其重要的意义。随着工业化水平的逐步提高,一方面被控对象模型越来越复杂化;另一方面,对控制精度的要求也越来越高,这让传统的PID控制无法满足工业过程控制要求。智能控制理论的引入对于以上问题的解决有着重要的意义,但受工业现场诸多条件的限制,智能控制理论很难在实际中运用,因此寻找一个简单实用的被控对象来模拟现场变得十分重要。三容水箱液位控制系统能够模拟工业领域中多种典型的非线性时变多变量耦合系统,具有时变性、非线性、时滞性的特点。模糊控制、神经网络控制等一些智能控制理论正是借助该系统平台,被先后应用于工业过程控制。本文介绍了三容水箱液位控制系统的研究背景和发展现状,对TTS20三容水箱液位控制系统进行了模型建立,并将三阶水箱转化为一阶水箱进行算法仿真。目前,国内对TTS20试验控制台的引进较少,有很大的研究价值。为了找到适合大惯性、非线性系统优化的算法,在三容水箱液位控制系统中应用了传统PID、模糊PID以及神经网络PID几种控制算法,并且对其进行了比较,分析了它们各自的优越性和不足,着重研究了基于模糊神经网络的PID控制器,将基于模糊神经网络的PID控制器应用在三容水箱液位控制系统当中,仿真、实验结果显示此控制算法拥有超调量小、稳定性高的优点,极大地提高了系统的动静态性能,充分发挥了其优越性。
李子涵[3](2020)在《TTS20三容水箱液位先进控制系统的设计与开发》文中认为近年来,伴随着工业化的不断发展,对工业生产过程的种种要求也越来越高。各高校出于顺应工业时代的发展以及培养学生的实际工程能力的目的引进了诸多种类的过程控制实验装置。其中,三容水箱系统作为许多工业控制对象的典型模型,可模拟工业生产过程中对液位、温度和流量等参数的控制。对其展开深入研究,在工程控制领域具有重要的实际意义。本文以实验室中的TTS20三容水箱实验装置为被控对象,在充分了解其控制过程的基础上,利用Visual Studio 2010开发环境和C++开发语言,设计一款包含多种控制算法的液位控制系统。因为控制系统硬件部分已经给定,所以在本文中,控制系统的设计主要是指控制系统软件部分的设计。根据设计内容,设计好的控制系统除了可以实现对三容水箱的控制,还可以进行二次开发,为复杂算法的研究提供实验平台。首先,说明了TTS20三容水箱液位先进控制系统的组成部分,并详细介绍了TTS20三容水箱实验装置。基于控制系统的设计要求,阐述了系统的设计内容,并给出了系统的总体设计方案。其次,介绍了TTS20三容水箱模型的建立方法,并详细讲解了拟采用的三种控制算法。控制算法分别是常规PID控制、解耦控制以及预测函数控制。并利用Matlab进行了算法仿真。通过仿真结果证实了算法的可行性。再次,根据系统总体设计方案,完成了TTS20三容水箱与上位机之间的硬件连接。并在Visual Studio 2010开发环境中完成了水箱液位控制系统的设计工作,主要包括:项目创建、通讯配置、人机操作界面的建立、数据库的组态、具体程序的编写。最后,通过实际控制结果分析控制系统的实用性及应用前景。结果表明,控制系统能够实现对TTS20三容水箱液位的实时监控和控制,所采用的控制算法具有良好的控制效果。因此,本次设计的控制系统能够满足预设的控制需求,具有良好的应用价值和应用前景。
石东宁[4](2020)在《水箱液位控制系统的数学模型分析及控制策略研究》文中研究说明液位控制在钢铁、石油化工、食品灌装、制药、电站等多个行业中应用极为普及,是工业自动化的一个重要的组成部分。四容互联水箱液位高度控制系统是一类多输入多输出的控制对象,具有非线性、时变性、大惯性、迟滞性及耦合等特性,作为大学自动控制原理实验室的实验对象,为开展实验设计提供了良好的环境。对其进行深入细致的数学模型构建、控制方案的设计可为进一步实验装置和实验方案的设计提供基础。本文基于MIMO多输入多输出四容互联水箱液位高度控制系统,主要做了以下几方面的工作:(1)通过物料守恒定理、伯努利方程和泰勒级数展开等得到线性化的数学模型,然后讨论系统运行参数对系统性能的影响;(2)对由四容水箱变型得到的SISO单输入单输出三容水箱系统,设计传统的PID控制、模糊控制、模糊PID控制以及前馈反馈复合控制策略;(3)对TITO双输入双输出四容水箱,设计了LQR控制器,并使用多变量频域分析法中逆Nyquist分析法来分析伪对角化处理后的系统的对角占优性,并比较引入预补偿矩阵前后系统的阶跃响应输出。本文对水箱系统数学模型的分析和讨论方法,以及针对SISO和MIMO系统的控制策略提高了系统的控制水平,能适用于一般的工业控制系统,具有较为广泛的应用价值和较高的实践意义。也为进一步建立基于四水箱的实验系统,提供了具体可行的控制方案,特别是基于四水箱系统的MIMO能控性、能观性以及控制方案的详细设计,为实验建立了较为扎实的基础。
王红宇[5](2020)在《三容水箱液位自抗扰控制仿真与实验研究》文中研究指明三容水箱液位控制系统是工业过程控制系统的物理模拟对象,能够有效模拟现代工业中的大多数过程控制系统,具有非线性、滞后、不确定性等特点。自抗扰控制技术是在PID控制算法上的改进,突破了“绝对不变性原理”和“内模原理”的局限性,具有不依赖被控对象数学模型、算法简单易实现的优点。本文重点进行基于自抗扰的水箱液位控制仿真与实验研究。首先,根据机理建模法建立三容水箱系统数学模型,并以实验室三容水箱为对象,通过实验方法测定系统数学模型的参数,对所得的数学模型进行阶跃响应仿真实验,以验证模型正确性。然后,基于自抗扰控制理论,对水箱液位进行基本自抗扰控制仿真与实验研究,针对研究中基本自抗扰控制方法存在的二次扰动、控制性能过度依赖参数设置、参数多数来源于经验调节等问题,提出了相应的改进算法,并进行了仿真与实验研究。(1)针对双容水箱系统中存在二次扰动的问题,提出了自抗扰串级控制算法。通过该算法解决了中水箱液位在受到剧烈且频繁的干扰时,不能迅速克服作用于副回路内的扰动问题。改善了系统的动态特性,提高了系统控制质量。(2)针对自抗扰控制算法的参数过多难以调节并考虑系统的动态性能等问题,提出基于相轨迹特征的自抗扰串级控制算法。该算法根据相变量在相平面中的实际位置和预设相轨迹计算出相变量的期望运动方向,使控制系统的相变量能够沿预设相轨迹运动,实现了对控制系统性能的调整,减少了自抗扰控制器的参数,并且能够实现系统响应的动态过程轨迹规划。论文也详细分析了相轨迹倾斜度对控制性能的影响。(3)针对带有相轨迹特征的自抗扰串级控制器的参数主要是依赖人工调节的问题,提出基于社会蜘蛛群优化的带有相轨迹特征的自抗扰串级控制算法,实现自抗扰控制器参数的自适应整定。仿真实验验证算法的有效性。最后,将上述自抗扰控制算法及其改进算法应用到三容水箱实验装置上进行液位控制实验研究,研究结果表明改进后的自抗扰控制算法具有不依赖被控对象数学模型、控制器参数对人工经验依赖度小、结构简单易实现、跟踪性能好、抗干扰能力强等优点,易于实际工程应用。
刘金辉[6](2020)在《液位控制系统模型参数辨识与算法研究》文中研究说明液位是工业控制过程中常见的控制对象,许多工业控制过程都可以抽象成液位控制系统模型。液位控制系统可以对液位、流量和压力等参数进行测量和控制,能够很好地对工业生产过程进行模拟。为了提高液位控制系统对实验数据的处理能力,加强控制系统与先进控制算法的结合,本课题依托实验室自主研发的水箱液位实验装置,对液位控制系统可视化监控、液位控制系统模型参数辨识和液位控制算法进行研究,主要工作内容和研究成果如下:(1)根据实际需求,结合通用性仿真软件MATLAB的GUIDE工具箱,设计了一套与液位控制实验装置配套的可视化操作平台。该软件平台可以对被控对象进行实时监测与控制,动态获取控制对象的性能参数。借助MATLAB强大的数据计算和图像处理能力,按照不同的指标要求对原始实验数据进行处理,最后以曲线的形式进行实时显示,并对水箱的液位变化进行动态模拟。通过MATLAB与Access数据库联合使用,实现对实验数据的存储与管理。(2)采用阶跃响应法和最小二乘法对液位控制系统模型中的增益系数K、延时系数τ和时间响应系数T进行辨识,并根据模型评价指标对得到的辨识模型进行验证。结果表明,通过最小二乘法辨识得到的模型结构对实测数据的拟合程度较好,为液位控制对象的性能分析提供较为准确的数学模型,方便对液位控制算法的应用效果进行研究和分析。(3)为了改善模糊PID控制器在液位控制系统中的控制品质,分析研究了原始PID控制参数对模糊PID控制器控制效果的影响,利用遗传算法的全局寻优能力对原始PID控制参数进行优化,完成了遗传模糊PID控制器的设计。为了解决普通遗传算法的“早熟”问题,对遗传算法提出改进策略,并通过仿真实验对改进前后遗传算法优化的模糊PID控制器控制效果进行验证。实验结果表明,改进遗传算法较普通遗传算法具有更快的收敛速度,决策出的原始PID控制参数有效改善了被控对象的动态性能。本课题利用MATLAB GUIDE工具箱开发的液位控制系统软件界面,实现了通用仿真平台与专用控制系统的结合;对二阶液位控制系统模型参数进行辨识,为液位控制算法的仿真研究提供了数学模型。
宋涛[7](2020)在《多输入—多输出液位控制系统控制器研发》文中提出在能源、化工、冶金和生物等工业领域,液位的高精度实时控制被广泛应用于锅炉、储液罐、熔池、回水池等设备中。多输入-多输出液位控制系统具有非线性、强耦合、柔性化等特点,可通过泵和阀模拟工业生产中的液位控制。液位控制器采样精度越高、执行器控制越精确,则液位控制精度越好。实验室原有多输入-多输出液位控制器采用了单通道选择式液位信号采集方式,可进行分时16位ADC采样,使用了计时式阀门控制策略,可进行包括单液位、双液位、三液位控制在内的多个实验。但是,控制器存在PCB布线不合理、液位采集精度较低、采样频率较慢、无法精确调节阀门开度等问题,导致控制精度达不到要求。因此,从硬件和软件两方面对其进行了优化设计,研究内容主要包括以下几个方面:(1)硬件上以ADuCM360芯片作为控制核心,对采集、控制电路分别进行了模块化整合。对液位、流量信号采集电路进行了降压滤波设计,通过搭建共射极放大电路,实现了水泵控制信号的稳定输出,借助I2C总线和锁存器完成了阀门控制电路的设计,对电源管理模块进行了磁珠隔离、电容滤波、接地处理,PCB由双面板改进为四层板,增大了布线区域。通过优化设计,控制器实现了24位ADC采样,水泵控制电路输出信号的调节时间约6ms,流量信号中频率高于1.6k Hz的杂波可被滤除,PCB数字区域和模拟区域避免了交错布线,且有效抑制了电源噪声干扰。(2)底层软件采用了模块化的编程思想,改用了多重嵌套选择-循环结构控制流程。液位采用了多通道并行式信号采集方式,通过限幅平均滤波和可视化标定技术,对液位信号采集值进行了处理,阀门改用了分段式控制策略。通过设计改进,提高了程序执行效率,采样周期缩短至0.5s,采样误差减小至±1mm,阀门开度在20%~45%范围内可实现较精确控制。(3)在电路特性测试过程中,流量信号采集电路输出电压会偶发突然升高现象,甚至会超过芯片允许输入电压信号的上限,通过双运算放大器和滤波电路,将输出脉冲信号峰值电压稳定至2.325V,抑制了毛刺噪声。控制器通过了静电放电抗扰度第4等级测试和电快速瞬变脉冲群第3等级测试。在单液位控制测试中,系统调节时间缩短了2.5s。在双液位控制测试中,系统滞后时间缩短了2s,液位1、液位2调节时间分别缩短了17.5s、4.5s。测试结果表明:控制器抗干扰性好,可靠性高,响应速度快,液位曲线波动小,液位控制精度得到了有效改善。
邢振登[8](2019)在《基于云模型的水箱液位控制仿真与实验研究》文中认为三容水箱液位控制系统是过程控制领域典型的控制系统,具有大惯性、时变、非线性等特点,能够有效模拟现代工业中的大多数过程控制系统。云模型理论是处理不确定性问题的人工智能方法,云控制方法具有不依赖被控对象数学模型、算法简单易实现的优点,本文重点进行基于云模型理论的三容水箱液位控制仿真和实验研究。首先,采用机理建模法建立三容水箱系统数学模型,通过实验方法测定模型参数,对所得数学模型进行阶跃响应仿真实验,验证模型的正确性。然后,基于云模型理论,进行了水箱液位基本云控制仿真和实验研究,针对研究中出现的基本云控制方法控制性能过度依赖参数设置、跟踪和抗干扰能力差等问题,提出了相应的改进算法,并进行了仿真与实验研究。(1)针对基本云控制方法跟踪能力差的问题,提出增量式云控制算法,通过类积分结构实现积分功能,消除基本云控制方法在设定值变化情况下系统响应存在静差的问题,同时减小控制系统对云模型参数的依赖。(2)针对基本云控制方法云模型参数意义不明确的问题,提出基于相轨迹特征的增量式云控制算法,该方法只需通过改变预设相轨迹的倾斜度实现对控制系统性能的调整,具有调节参数少,易于整定的特点,且能够实现系统响应的动态过程轨迹规划。论文也详细分析了相轨迹倾斜度对控制性能的影响。(3)针对控制器参数人工调整难以实现控制性能最优的问题,提出基于天牛须搜索算法的自适应增量式云控制算法,实现了控制器参数自适应整定。仿真试验验证了算法的有效性。最后将上述云控制及其改进算法应用到三容水箱实验装置上进行液位控制实验研究,研究结果表明改进后的云控制算法具有不依赖被控对象数学模型、控制器参数对人工经验依赖度小、结构简单易实现、跟踪性能好、抗干扰能力强等优点,易于实际工程应用。
朱文豪[9](2019)在《三容水箱远程监控系统设计与解耦控制算法研究》文中提出三容水箱是一种可用于研究液位、温度和流量等参数控制的实验装置,可以组合成多种控制回路和验证多种控制算法,并且工业现场的许多控制对象可抽象成三容水箱控制模型,其在科研、教学和工业控制领域具有重要价值。为发挥远程实验的优越性和解决工业现场多变量系统存在的耦合性问题,本课题从三容水箱远程实验控制系统设计和解耦控制算法研究两方面开展研究工作,主要研究内容如下:(1)依据三容水箱远程监控系统功能需求,对数据监控软件结构和数据库等进行详细设计,采用TCP/IP协议实现本地端与数据中心服务器的通信,以XML格式实现数据包的发送与接收,利用网络编程技术实现对三容水箱实验台的实时监控与实验信息显示等功能。(2)以双输入-双输出三容水箱为研究对象,阐述建立数学模型的过程和方法,采用机理建模法,得到三容水箱机理模型结构表达式,结合参数辨识方法建立三容水箱控制器模型。(3)阐述了多变量控制系统结构和原理,分析了多变量控制系统耦合性来源。对前馈补偿解耦、对角矩阵解耦和反馈补偿解耦的原理进行比较分析。根据模型对应的相对增益矩阵分析三容水箱控制系统耦合性,建立前馈补偿解耦控制器模型并使用Matlab/Simulink工具进行仿真。将前馈补偿解耦控制算法应用到三容水箱实验台并与双回路简单PID实验进行对比。结果表明:前馈补偿解耦控制算法能实现对耦合系统的解耦功能并能提高系统的快速性和稳定性。(4)分析模糊控制算法原理,利用模糊控制算法不过度依赖于精确的数学模型的优点,并结合双输入双输出水箱结构特性建立模糊解耦控制器模型。对模糊解耦液位控制器模型进行仿真,再将模糊解耦控制算法应用到三容水箱实验台,并进行扰动测试实验,通过与前馈补偿解耦控制实验进行比较,证明了模糊解耦控制算法具有更强的稳定性、响应特性和鲁棒性。本课题的三容水箱控制算法研究表明:解耦控制算法在多变量控制系统中具有重要实用价值,相比于前馈补偿解耦控制算法,模糊解耦控制算法能进一步提高控制系统的性能。
胡孙燚[10](2019)在《基于多模型IMC-PID的三水箱液位控制算法研究》文中研究说明液位是一种在石油化工、冶金、食品灌装和污水处理等工业生产中常见的过程参数。随着社会的不断发展,工业生产过程日趋复杂,若仍采用传统PID控制算法对其进行控制,往往会导致控制效果不理想。因此,研究出更为先进的控制策略,以实现对工业过程稳定、快速、精准的控制,对于保证工业生产的工艺指标、获取更高的经济效益来说,具有十分重要的意义。三容水箱作为一种具有非线性、大惯性和时滞性的液位过程系统,非常适合用来模拟许多具有复杂特性的工业过程。本文正是以三容水箱为研究对象,采用多模型IMC-PID控制算法,实现了对其液位稳定、快速、精准的控制。本文的主要研究内容如下:(1)系统建模。根据三容水箱的非线性特性,采用多模型方法对三容水箱系统进行了建模分析,并采用机理法推导出了模型结构、采用最小二乘算法和粒子群算法分别对模型参数进行了辨识,最后通过模型检验确定了更为精确的数学模型。(2)控制算法研究。根据PID控制算法与内模控制算法原理,设计了传统PID控制器与IMC-PID控制器,并在MATLAB软件中对这两种控制器进行了控制效果的仿真对比,结果表明IMC-PID控制器的控制效果更为优异。(3)控制系统设计。根据过程控制系统的组成及特点,结合建立的三容水箱数学模型及研究的控制算法,设计了一个按照液位高度给定值进行模型控制器切换的多模型IMC-PID控制系统,并在MATLAB软件中对该控制系统和传统PID控制系统进行了控制效果的仿真对比,结果表明多模型IMC-PID控制系统的控制性能更为优异。(4)现场调试及控制结果分析。结合现场THJ-3型三容水箱系统实验设备,对本文设计的多模型IMC-PID控制系统进行了调试,并在调试完成后对该控制系统和传统PID控制系统进行了实际控制效果的对比分析,结果表明多模型IMC-PID控制系统在最大动态偏差、超调量、调节时间、抗干扰性和稳定性等多项系统性能指标上都要优于传统PID控制系统,具有实际应用价值。
二、三容模糊控制系统设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、三容模糊控制系统设计(论文提纲范文)
(1)基于IPC+PLC的SH885干燥流化床温控系统的设计与优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及开题依据 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 梗丝干燥技术 |
1.2.2 基于PID改进的控制方法 |
1.2.3 模糊控制技术 |
1.3 研究内容及章节安排 |
2 SH885 干燥流化床工艺与模糊理论 |
2.1 振动流化床干燥机工艺 |
2.1.1 振动流化床干燥机构成 |
2.1.2 SH885 干燥流化床工艺流程 |
2.1.3 振动流化床干燥机的工作特点 |
2.1.4 影响因素的分析 |
2.2 振动流化床干燥机干燥过程 |
2.2.1 振动流化床干燥机控制原理 |
2.2.2 振动流化床干燥机干燥机理 |
2.2.3 湿气体和湿物料的性质 |
2.2.4 干燥过程的能源 |
2.3 模糊控制原理 |
2.4 本章小结 |
3 SH885 干燥流化床温控系统总体方案 |
3.1 硬件选型与搭配 |
3.1.1 控制器的选择 |
3.1.2 IPC的选择 |
3.1.3 红外水分仪的选择 |
3.1.4 信号采集与变换 |
3.1.5 执行模块 |
3.1.6 选择温度传感器 |
3.2 干燥流化床温控系统软件设计 |
3.2.1 PID闭环控制的方法 |
3.2.2 设定值与过程变量的处理 |
3.2.3 控制器输出值的处理 |
3.3 系统实现与PLC编程 |
3.3.1 软件编程方框图 |
3.3.2 程序设计 |
3.4 本章小结 |
4 SH885 干燥流化床温度控制算法设计与验证 |
4.1 温度控制系统控制算法要求和目的 |
4.2 模糊控制器的建立 |
4.2.1 控制器结构与工作原理 |
4.2.2 模糊PID控制器设计 |
4.2.3 模糊控制查询表 |
4.3 Simulink仿真及结果分析 |
4.4 上机测试及分析 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(2)基于改进PID的三容水箱液位控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 概论 |
1.1 概述 |
1.2 选题背景及意义 |
1.3 当前的研究动态 |
1.4 预测控制简介 |
1.4.1 预测控制的类型 |
1.4.2 预测控制算法的基本特征 |
1.4.3 预测控制的研究进展及现状 |
1.4.4 预测控制主要趋势 |
1.4.5 预测控制的基本原理 |
1.5 研究内容及章节安排 |
2 水箱系统数学建模 |
2.1 TTS20实验平台 |
2.2 水箱的模型建立 |
3 传统PID控制在水箱液位控制系统中的应用 |
3.1 PID控制原理 |
3.2 PID参数整定 |
3.2.1 PID参数整定的理论设计方法 |
3.2.2 PID参数整定的工程实验法 |
3.3 传统PID在 TTS20 水箱中的应用 |
4 TTS20 水箱预测PID控制策略及仿真研究 |
4.1 传统PID控制 |
4.1.1 模拟PID控制的基本原理 |
4.1.2 数字PID控制的基本原理 |
4.1.3 数字PID参数整定方法 |
4.2 PID串级控制 |
4.3 DMC-PID串级控制 |
4.4 仿真研究 |
4.4.1 预测控制在参数模型中的仿真研究 |
4.4.2 预测控制在非参数模型中的仿真研究 |
5 神经网络PID在 TTS20 水箱液位控制系统中的应用研究 |
5.1 基于RBF神经网络PID控制器的设计 |
5.2 基于RBF神经网络PID控制器的仿真 |
5.3 模糊神经网络简介 |
5.4 模糊神经网络的类型 |
5.4.1 基于Mamdani推理的模糊神经网络 |
5.4.2 基于模糊神经网络的PID控制器设计 |
5.5 基于FNN的 PID控制器的仿真 |
6 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(3)TTS20三容水箱液位先进控制系统的设计与开发(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 水箱液位控制系统研究现状 |
1.2.2 水箱液位控制算法研究现状 |
1.2.3 预测函数控制算法研究现状 |
1.3 本文研究的主要内容 |
2 TTS20三容水箱液位先进控制系统设计方案 |
2.1 TTS20三容水箱实验装置介绍 |
2.1.1 TTS20三容水箱介绍 |
2.1.2 TTS20三容水箱信号处理箱介绍 |
2.2 TTS20三容水箱液位先进控制系统总体设计 |
2.3 本章小结 |
3 控制算法介绍 |
3.1 TTS20三容水箱模型的建立 |
3.1.1 单输入单输出一阶控制系统模型的建立 |
3.1.2 双输入双输出三阶控制系统模型的建立 |
3.2 PID控制算法 |
3.2.1 算法介绍 |
3.2.2 算法仿真 |
3.3 解耦控制算法 |
3.3.1 算法介绍 |
3.3.2 双输入双输出三阶控制系统的解耦模型及算法仿真 |
3.4 预测函数控制算法 |
3.4.1 算法介绍 |
3.4.2 双输入双输出系统的多变量预测函数控制算法 |
3.4.3 算法仿真 |
3.5 本章小结 |
4 TTS20三容水箱液位先进控制系统设计流程 |
4.1 开发环境与开发语言概述 |
4.1.1 开发环境概述 |
4.1.2 开发语言概述 |
4.2 TTS20三容水箱液位先进控制系统设计 |
4.2.1 项目创建 |
4.2.2 通讯配置 |
4.2.3 数据库组态 |
4.2.4 监控界面(主界面)组态 |
4.2.5 子界面组态 |
4.3 Visual Studio2010 内系统编程 |
4.3.1 头文件编程 |
4.3.2 源文件编程 |
4.4 本章小结 |
5 系统在线调试 |
5.1 系统运行步骤 |
5.1.1 系统初始化 |
5.1.2 菜单栏介绍 |
5.1.3 液位传感器校正 |
5.1.4 控制算法选择及参数设置 |
5.1.5 液位期望值设定 |
5.1.6 系统运行过程 |
5.2 控制器参数整定 |
5.2.1 双输入双输出PID控制 |
5.2.2 双输入双输出解耦控制 |
5.2.3 双输入双输出PFC控制 |
5.3 结果与分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果及完成的科研项目 |
(4)水箱液位控制系统的数学模型分析及控制策略研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究概况 |
1.3.1 国外研究概况 |
1.3.2 国内研究概况 |
1.4 论文的主要研究内容 |
1.5 论文的组织结构 |
2 水箱系统的数学模型及其特点分析 |
2.1 四容水箱系统的物理模型 |
2.2 四容水箱系统的数学模型 |
2.2.1 非线性的时域微分方程 |
2.2.2 数学模型的线性化 |
2.2.3 系统的传递函数矩阵 |
2.3 运行参数对四容互联水箱系统性能的影响分析 |
2.3.1 初始液位高度的影响 |
2.3.2 出水孔及连通孔的阀门开度的影响 |
2.3.3 水泵阀门的开度的影响 |
2.4 四容互联水箱系统的结构变型及特点分析 |
2.4.1 四容互联水箱系统的结构变型 |
2.4.2 SISO三容互联水箱液位控制系统的数学模型 |
2.4.3 运行参数对SISO三容互联水箱系统性能的影响分析 |
2.5 本章小结 |
3 SISO三容互联水箱系统的控制 |
3.1 PID控制及参数整定 |
3.1.1 PID控制简介 |
3.1.2 PID参数对控制性能的影响 |
3.1.3 PID参数整定方法 |
3.1.4 水箱系统控制器参数的Z-N法整定 |
3.2 模糊自整定控制器的设计 |
3.2.1 常规模糊控制器的设计 |
3.2.2 模糊自整定PID控制器的设计 |
3.2.3 PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器的综合对比 |
3.3 前馈-反馈复合控制 |
3.3.1 复合控制简介 |
3.3.2 复合控制原理 |
3.3.3 三容水箱系统的复合控制 |
3.4 本章小结 |
4 MIMO四容水箱系统的控制 |
4.1 多变量控制概述 |
4.2 LQR控制器设计 |
4.2.1 能控性和能观性 |
4.2.2 状态反馈控制 |
4.2.3 线性二次型指标最优控制器设计 |
4.2.4 针对水箱系统的LQR控制器设计 |
4.3 多变量频域设计方法-INA法 |
4.3.1 INA方法下的对角占优分析 |
4.3.2 伪对角化方法实现对角占优化 |
4.3.3 针对水箱系统的INA法 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(5)三容水箱液位自抗扰控制仿真与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 三容水箱液位控制研究现状 |
1.2.2 自抗扰控制技术研究现状 |
1.3 课题研究内容及论文结构 |
2 三容水箱系统结构分析及其数学建模 |
2.1 三容水箱系统机理建模 |
2.1.1 单容水箱系统 |
2.1.2 双容水箱系统 |
2.1.3 三容水箱系统 |
2.2 三容水箱系统模型参数测定 |
2.2.1 单容水箱系统模型参数测定 |
2.2.2 双容水箱系统模型参数测定 |
2.2.3 三容水箱系统模型参数测定 |
2.3 本章小结 |
3 基于自抗扰的三容水箱液位控制器设计及仿真研究 |
3.1 从PID控制到自抗扰控制 |
3.2 自抗扰控制的基本概念 |
3.3 自抗扰控制算法基本理论与结构 |
3.3.1 微分-跟踪器 |
3.3.2 扩张状态观测器 |
3.3.3 非线性状态误差反馈控制率 |
3.4 自抗扰控制技术的具体算法及稳定性分析 |
3.5 双容水箱系统自抗扰控制器设计及仿真 |
3.6 本章小结 |
4 自抗扰控制算法改进与三容水箱液位控制系统仿真研究 |
4.1 自抗扰串级控制算法 |
4.1.1 自抗扰串级控制器设计 |
4.1.2 双容水箱液位自抗扰串级控制仿真研究 |
4.2 基于相轨迹特征的自抗扰串级控制器设计 |
4.2.1 相轨迹基本概念 |
4.2.2 基于相轨迹特征的双容水箱液位自抗扰串级控制仿真研究 |
4.2.3 基于相轨迹特征的三容水箱液位自抗扰串级控制仿真研究 |
4.2.4 实验参数对控制性能的影响 |
4.3 基于社会蜘蛛群优化算法的自抗扰控制器参数整定仿真研究 |
4.3.1 社会蜘蛛群优化算法 |
4.3.2 基于社会蜘蛛群优化的自抗扰控制器参数整定 |
4.4 本章小结 |
5 三容水箱液位控制系统实验研究 |
5.1 三容水箱液位控制实验装置 |
5.2 自抗扰控制与自抗扰串级控制算法实验研究 |
5.2.1 双容水箱液位自抗扰控制实验 |
5.2.2 双容水箱液位自抗扰串级控制实验 |
5.3 基于相轨迹特征的自抗扰串级控制算法实验研究 |
5.3.1 双容水箱液位控制实验 |
5.3.2 三容水箱液位控制实验 |
5.4 基于社会蜘蛛群优化算法的自适应自抗扰控制实验研究 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
(6)液位控制系统模型参数辨识与算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景和意义 |
1.2 水箱液位控制系统的研究现状 |
1.3 液位控制算法的研究现状 |
1.4 系统辨识的发展与应用 |
1.5 课题主要研究工作 |
第2章 液位控制系统的GUI设计 |
2.1 图形化用户界面概述 |
2.1.1 GUI用户界面的构成 |
2.1.2 M文件的组成和数据传递 |
2.2 液位控制系统软件结构和设计流程 |
2.3 液位控制系统可视化界面设计 |
2.4 控制策略和控制结构选择 |
2.4.1 控制策略选择 |
2.4.2 控制结构选择 |
2.5 实时曲线显示 |
2.5.1 串口通信 |
2.5.2 定时器应用 |
2.6 数据整理 |
2.6.1 数据库与数据管理 |
2.6.2 模型辨识 |
2.7 被控对象显示与参数设置 |
2.8 菜单目录设计 |
2.9 本章小结 |
第3章 液位控制系统模型参数辨识 |
3.1 系统辨识 |
3.2 系统辨识的目的和步骤 |
3.3 液位控制系统介绍 |
3.3.1 液位控制实验系统 |
3.3.2 液位控制系统物理结构 |
3.3.3 液位控制系统模型分析 |
3.4 液位控制系统模型参数辨识 |
3.4.1 阶跃响应系统辨识法 |
3.4.2 最小二乘系统辨识法 |
3.5 系统模型验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 遗传模糊PID控制算法的研究与应用 |
4.1 引言 |
4.2 模糊PID控制器设计与应用 |
4.2.1 常规PID控制器 |
4.2.2 模糊PID控制器设计 |
4.2.3 模糊PID控制器在液位控制系统中的应用 |
4.3 遗传模糊PID控制器设计与应用 |
4.3.1 遗传控制算法原理 |
4.3.2 遗传算法的基本操作 |
4.3.3 遗传算法优化模糊PID基本思想 |
4.3.4 遗传模糊PID控制器设计 |
4.3.5 遗传模糊PID控制器在液位控制系统中的应用 |
4.4 遗传算子的改进 |
4.5 改进遗传模糊PID控制器设计 |
4.6 改进遗传模糊PID控制器在液位控制系统中的应用 |
4.7 本章小结 |
第5章 总结和展望 |
5.1 本文工作总结 |
5.2 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(7)多输入—多输出液位控制系统控制器研发(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 多输入-多输出液位控制系统研究背景及意义 |
1.2 多输入-多输出液位控制系统应用价值 |
1.3 多输入-多输出液位控制系统研究现状 |
1.4 液位控制器发展现状及趋势 |
1.4.1 国外发展现状 |
1.4.2 国内发展现状 |
1.5 主要研究内容 |
第2章 液位控制系统优化前后整体对比 |
2.1 液位控制系统物理结构对比 |
2.2 控制器硬件系统对比 |
2.3 控制器软件系统对比 |
2.4 本章小结 |
第3章 控制器硬件系统优化设计与实现 |
3.1 控制器硬件系统架构优化设计 |
3.2 控制器主控芯片选型 |
3.3 控制器主控模块设计 |
3.4 数据采集模块优化设计 |
3.4.1 液位信号采集电路设计 |
3.4.2 流量信号采集电路设计 |
3.5 执行器控制模块优化设计 |
3.5.1 水泵控制电路设计 |
3.5.2 阀门控制电路设计 |
3.6 电源管理模块设计 |
3.7 控制器PCB优化设计 |
3.7.1 电磁兼容理论 |
3.7.2 PCB布局及布线 |
3.8 本章小结 |
第4章 控制器软件系统优化设计与实现 |
4.1 底层软件系统控制流程优化设计 |
4.1.1 顺序-循环结构控制流程 |
4.1.2 多重嵌套选择-循环结构控制流程 |
4.1.3 底层软件系统控制流程对比分析 |
4.2 液位信号采集程序优化设计 |
4.2.1 单通道选择式液位信号采集 |
4.2.2 多通道并行式液位信号采集 |
4.2.3 液位信号采集电路故障检测 |
4.2.4 液位信号采集方式对比分析 |
4.3 液位信号采集值处理程序优化设计 |
4.3.1 液位信号采集值直接计算处理 |
4.3.2 液位信号采集值限幅平均滤波处理 |
4.3.3 液位信号采集值可视化标定 |
4.3.4 液位信号采集值处理方法对比分析 |
4.4 阀门控制策略优化设计 |
4.4.1 计时式阀门控制策略 |
4.4.2 分段式阀门控制策略 |
4.4.3 阀门控制策略对比分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 控制器测试及结果分析 |
5.1 控制器硬件系统抗扰度测试 |
5.1.1 静电放电抗扰度测试 |
5.1.2 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试 |
5.2 单水箱液位控制对比分析 |
5.2.1 采样周期及采样误差测试 |
5.2.2 单阀门控制测试 |
5.2.3 单水箱整体控制效果对比 |
5.3 双水箱液位控制对比分析 |
5.3.1 多通道液位信号采集测试 |
5.3.2 多阀门配合控制测试 |
5.3.3 双水箱整体控制效果对比 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)基于云模型的水箱液位控制仿真与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 三容水箱液位控制研究现状 |
1.2.2 不确定性人工智能研究现状 |
1.3 课题研究内容及论文结构 |
2 三容水箱系统结构分析及其数学建模 |
2.1 三容水箱系统机理建模 |
2.1.1 单容水箱系统 |
2.1.2 双容水箱系统 |
2.1.3 三容水箱系统 |
2.2 三容水箱系统模型参数测定 |
2.2.1 单容水箱系统模型参数测定 |
2.2.2 双容水箱系统模型参数测定 |
2.2.3 三容水箱系统模型参数测定 |
2.3 本章小结 |
3 云模型理论 |
3.1 云模型的产生 |
3.2 云模型概念及其数字特征 |
3.2.1 云和云滴 |
3.2.2 云的数字特征 |
3.2.3 正态云模型及3En法则 |
3.3 正态云发生器 |
3.4 云定性知识推理与云控制 |
3.4.1 前件云发生器和后件云发生器 |
3.4.2 云规则发生器 |
3.4.3 云控制算法 |
3.5 双容水箱系统云控制器设计及仿真 |
3.6 本章小结 |
4 云控制算法改进与三容水箱液位控制系统仿真研究 |
4.1 增量式云控制算法 |
4.1.1 控制器设计 |
4.1.2 仿真研究 |
4.2 基于相轨迹特征的增量式云控制器 |
4.2.1 相轨迹基本概念 |
4.2.2 双容水箱液位控制仿真研究 |
4.2.3 三容水箱液位控制仿真研究 |
4.2.4 实验参数对控制性能的影响 |
4.3 基于BAS算法的云控制器参数整定仿真研究 |
4.3.1 天牛须搜索算法 |
4.3.2 基于预设相轨迹的云控制器参数整定 |
4.3.3 基于系统性能的云控制器参数整定 |
4.3.4 基于BAS算法的自适应云控制器 |
4.4 本章小结 |
5 三容水箱液位控制系统实验研究 |
5.1 三容水箱液位控制实验装置 |
5.2 云控制与增量式云控制算法实验研究 |
5.2.1 双容水箱液位云控制实验 |
5.2.2 双容水箱液位增量式云控制实验 |
5.3 基于相轨迹特征的增量式云控制算法实验研究 |
5.3.1 双容水箱液位控制实验 |
5.3.2 三容水箱液位控制实验 |
5.3.3 实验参数对控制性能的影响 |
5.4 基于天牛须算法的自适应云控制实验研究 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
(9)三容水箱远程监控系统设计与解耦控制算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 三容水箱计算机控制实验台的应用价值 |
1.3 三容水箱系统国内外研究概况 |
1.4 解耦理论的研究概况 |
1.5 本文主要研究工作 |
第2章 三容水箱远程监控系统设计 |
2.1 三容水箱计算机实验台结构 |
2.2 三容水箱实验系统本地软件控制平台 |
2.2.1 软件操作平台 |
2.2.2 本地实验软件 |
2.3 远程监控实验系统概述 |
2.4 三容水箱远程监控系统开发平台与运行环境的选择 |
2.4.1 系统开发环境选择 |
2.4.2 系统运行环境选择 |
2.5 三容水箱远程监控系统总体结构设计 |
2.6 本地端登录服务设计 |
2.7 远程数据监控软件设计 |
2.7.1 软件功能结构设计 |
2.7.2 远程端登录服务设计 |
2.7.3 通信模块设计 |
2.7.4 数据库设计 |
2.8 数据监控软件实现 |
2.9 本章小结 |
第3章 三容水箱控制系统建模 |
3.1 双输入双输出水箱结构描述 |
3.2 过程数学模型概述 |
3.3 三容水箱系统机理模型建立 |
3.4 三容水箱系统控制器设计模型建立 |
3.5 三容水箱系统数学模型辨识 |
3.5.1 三容水箱系统机理模型辨识 |
3.5.2 系统辨识基本原理 |
3.5.3 三容水箱系统控制器设计模型辨识 |
3.6 本章小结 |
第4章 三容水箱双回路解耦控制系统设计与实现 |
4.1 多变量系统描述 |
4.2 多变量解耦控制系统 |
4.2.1 系统耦合性分析 |
4.2.2 耦合系统稳定性分析 |
4.3 相对增益矩阵 |
4.3.1 相对增益矩阵的定义及其物理意义 |
4.3.2 相对增益矩阵计算 |
4.3.3 相对增益矩阵的特性 |
4.4 解耦方法 |
4.4.1 前馈补偿解耦 |
4.4.2 对角矩阵解耦 |
4.4.3 反馈补偿解耦 |
4.5 双回路前馈补偿解耦控制器设计 |
4.6 双回路前馈补偿解耦控制算法的仿真 |
4.7 双回路前馈补偿解耦控制算法的应用 |
4.8 本章小结 |
第5章 三容水箱双回路模糊解耦控制系统设计与实现 |
5.1 模糊控制系统的组成 |
5.2 模糊PID参数自整定原则 |
5.3 模糊控制器的设计 |
5.4 双回路模糊解耦控制系统的设计 |
5.5 双回路模糊解耦控制算法的仿真与应用 |
5.5.1 双回路模糊解耦控制算法的仿真 |
5.5.2 双回路模糊解耦控制算法的应用 |
5.6 控制效果分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(10)基于多模型IMC-PID的三水箱液位控制算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
1.2 国内外的发展及研究现状 |
1.2.1 液位过程系统实验设备 |
1.2.2 先进控制策略 |
1.2.3 内模控制策略 |
1.3 本文的主要研究内容及章节安排 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 章节安排 |
第2章 多模型方法建立三容水箱系统模型 |
2.1 三容水箱多模型方法分析 |
2.1.1 非线性程度测试 |
2.1.2 多模型建模区间划分 |
2.2 三容水箱模型结构 |
2.2.1 单容水箱 |
2.2.2 双容水箱 |
2.2.3 三容水箱 |
2.3 三容水箱模型参数辨识 |
2.3.1 测试输入/输出数据 |
2.3.2 模型参数辨识 |
2.4 三容水箱模型检验 |
2.5 本章小结 |
第3章 三容水箱液位控制算法研究 |
3.1 PID控制算法 |
3.1.1 PID控制原理 |
3.1.2 PID控制器参数整定 |
3.2 内模控制算法 |
3.2.1 内模控制原理 |
3.2.2 IMC-PID控制器设计及参数整定 |
3.3 三容水箱单模型控制仿真 |
3.4 本章小结 |
第4章 多模型IMC-PID液位控制系统及仿真研究 |
4.1 过程控制系统 |
4.1.1 过程控制系统的组成及特点 |
4.1.2 过程控制系统的性能指标 |
4.2 多模型IMC-PID液位控制系统总体设计 |
4.3 三容水箱的多模型IMC-PID控制仿真 |
4.4 本章小结 |
第5章 三容水箱液位过程控制结果及分析 |
5.1 控制系统的硬件组成 |
5.2 软件平台及控制界面设计 |
5.2.1 软件平台 |
5.2.2 控制界面设计 |
5.3 现场调试及控制结果分析 |
5.3.1 现场调试 |
5.3.2 控制结果分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
四、三容模糊控制系统设计(论文参考文献)
- [1]基于IPC+PLC的SH885干燥流化床温控系统的设计与优化[D]. 马飞. 西南科技大学, 2021(08)
- [2]基于改进PID的三容水箱液位控制方法研究[D]. 杨凯. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [3]TTS20三容水箱液位先进控制系统的设计与开发[D]. 李子涵. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [4]水箱液位控制系统的数学模型分析及控制策略研究[D]. 石东宁. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [5]三容水箱液位自抗扰控制仿真与实验研究[D]. 王红宇. 大连海事大学, 2020(01)
- [6]液位控制系统模型参数辨识与算法研究[D]. 刘金辉. 杭州电子科技大学, 2020(02)
- [7]多输入—多输出液位控制系统控制器研发[D]. 宋涛. 杭州电子科技大学, 2020(02)
- [8]基于云模型的水箱液位控制仿真与实验研究[D]. 邢振登. 大连海事大学, 2019(06)
- [9]三容水箱远程监控系统设计与解耦控制算法研究[D]. 朱文豪. 杭州电子科技大学, 2019(01)
- [10]基于多模型IMC-PID的三水箱液位控制算法研究[D]. 胡孙燚. 沈阳理工大学, 2019(03)