基于LabVIEW的風(fēng)浪水槽造波機(jī)控制算法研究.pdf

1、摘要隨著全球環(huán)境氣候的變化，海氣界面微尺度過程即海氣相互作用越來越受到科學(xué)家們的重視，因此在實驗室中模擬海浪成為研究海氣界面微尺度過程的一種重要手段。海浪理論及其計算模型為造波機(jī)的實現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)，控制理論及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得高性能造波機(jī)的實現(xiàn)成為可能。本文首先論述了造波設(shè)備的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀，簡要介紹了虛擬儀器技術(shù)。根據(jù)海浪理論及計算原理，闡述了線性波動理論和海浪譜理論，并計算推導(dǎo)了搖板運(yùn)動搖幅與波浪波高之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。本論文借助

2、圖形化的編程軟件NILabVIEW及其強(qiáng)大的函數(shù)庫和測試測量控件開發(fā)了風(fēng)浪水槽造波機(jī)的總控軟件，主要包括NIMotion運(yùn)動控制模塊和基于PC運(yùn)動控制卡的控制算法，實現(xiàn)了水槽搖板造波機(jī)規(guī)則波閉環(huán)控制算法、不規(guī)則波閉環(huán)修正控制算法及造風(fēng)造波PID控制算法，進(jìn)而提出了造風(fēng)與搖板聯(lián)合造波的方法。本文通過大量實驗，驗證了造波機(jī)的各項性能指標(biāo)。通過實驗結(jié)果分析，該造波機(jī)具有較強(qiáng)的風(fēng)、浪模擬能力，集成其他精密測量設(shè)備共同構(gòu)成了一個多要素同步觀測的、

3、適用于室內(nèi)研究的、使用成本低的海氣界面微尺度過程光學(xué)探測實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效提高了國內(nèi)海氣界面相互作用研究的實驗條件和水平。關(guān)鍵詞：風(fēng)浪水槽；造波機(jī)；目錄第一章引言11本課題的研究意義12國內(nèi)外研究現(xiàn)狀121造波機(jī)的發(fā)展122造波機(jī)的結(jié)構(gòu)型式123虛擬儀器技術(shù)概述124造波機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展13論文主要工作第二章海浪理論與計算原理21海浪理論211線性波動理論212海浪譜的形式和特征213海浪要素的計算22搖板式造波機(jī)計算原理23風(fēng)機(jī)造波

4、原理第三章風(fēng)浪水槽造波機(jī)硬件結(jié)構(gòu)31風(fēng)浪水槽造波機(jī)結(jié)構(gòu)311風(fēng)浪水槽造波機(jī)整體結(jié)構(gòu)312搖板造波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)313造風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)314消波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)321搖板造波控制系統(tǒng)322造風(fēng)控制系統(tǒng)323控制信號采集系統(tǒng)第四章控制算法研究及編程實現(xiàn)41監(jiān)控軟件設(shè)計411LabVIEw簡介412監(jiān)控軟件總體設(shè)計42搖板造波閉環(huán)控制421運(yùn)動控制程序閉壞控制算法422造波機(jī)傳遞函數(shù)計算423規(guī)則波造波閉環(huán)控制算法424不規(guī)則波造波閉環(huán)控制