三容水箱液位控制系統(tǒng)算法研究.pdf

1、本文以實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一種過程控制實(shí)驗(yàn)裝置——三容水箱液位控制系統(tǒng)(Three Tank Water Control System,TTWCS)為研究對(duì)象.作為一個(gè)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置,三容水箱液位控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)功能:它不僅可以實(shí)現(xiàn)單入單出一階對(duì)象、二階對(duì)象、三階對(duì)象,它還可以實(shí)現(xiàn)非線性的雙入雙出對(duì)象,而且它還可以作為一種多功能型實(shí)驗(yàn)設(shè)備去驗(yàn)證各種新型算法.本文首先從總體上對(duì)自主設(shè)計(jì)的三容水箱液位控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、各種對(duì)象的工作原理、

2、以及各種組成部件的特性進(jìn)行了詳細(xì)的說明,并給出了實(shí)際中的設(shè)置方案,說明了三容水箱能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)對(duì)象特性和模擬實(shí)際應(yīng)用故障的特點(diǎn).接著,本文簡(jiǎn)單介紹了系統(tǒng)的軟件平臺(tái),論述了在Windows98平臺(tái)下使用Visual C++6.0可視化編程語言編寫實(shí)時(shí)控制軟件要注意的問題,介紹了實(shí)際系統(tǒng)中對(duì)采樣周期的選擇方法,及對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖形式的選取和具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法.然后,本文對(duì)本系統(tǒng)所用的進(jìn)水閥門和泄水閥門的非線性進(jìn)行了詳細(xì)的討論和分析,并給出實(shí)

3、際中使用的線性化方程和非線性補(bǔ)償算法,對(duì)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的各種組態(tài)對(duì)象進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模.在此基礎(chǔ)上討論了對(duì)系統(tǒng)中時(shí)間滯后參數(shù)的辨識(shí)問題,給出了實(shí)際中使用的具有魯棒性的辨識(shí)算法.最后,利用三容水箱液位控制系統(tǒng),本文對(duì)常見的PID控制算法實(shí)現(xiàn)控制的原理進(jìn)行了深刻的討論與研究,在此基礎(chǔ)上研究了Smith控制算法和模糊PID控制算法,用其在實(shí)際系統(tǒng)中的控制曲線證實(shí)了以上算法的有效性.本文還對(duì)預(yù)測(cè)控制在大慣性系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討,給出了算法的仿真曲線.