高級過程控制實驗驗證平臺設(shè)計及算法研究.pdf

1、過程控制是高校自動控制學(xué)科的一門重要課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，還需要通過實踐進(jìn)行理解消化，并在理解消化的基礎(chǔ)上創(chuàng)新。為此，建設(shè)一個理論與實際相結(jié)合的過程控制實驗平臺尤為重要。 本課題將控制理論與控制工程有機(jī)結(jié)合設(shè)計出一種過程控制綜合實驗平臺，是西北工業(yè)大學(xué)“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下復(fù)雜控制系統(tǒng)實驗室”的一個子項目。該平臺是以流量、液位控制為研究對象的全物理實驗平臺，具有強(qiáng)大的實驗驗證功能。不僅可以實現(xiàn)不同階次的單入單出對象，還可以實現(xiàn)多

2、入多出對象和變參數(shù)對象；不僅可以實現(xiàn)常規(guī)的控制方案和控制算法，還可以對先進(jìn)控制算法進(jìn)行驗證、研究。 文章首先回顧過程控制的現(xiàn)狀及教學(xué)狀況，分析建立過程控制實驗平臺的可行性和必要性，介紹過程控制的基本理論。然后，針對目前已有的平臺實驗功能的單一性，設(shè)計出一套功能完備、結(jié)構(gòu)靈活、能滿足不同層次需求的開放實驗平臺；完成了硬件設(shè)備的選型、采購和安裝；并根據(jù)硬件平臺的特點(diǎn)進(jìn)行了實驗設(shè)計和軟件平臺設(shè)計，平臺的數(shù)據(jù)采集、算法實現(xiàn)、控制輸出都是

3、由PC機(jī)實現(xiàn)，運(yùn)用組態(tài)王實現(xiàn)各種控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面設(shè)計，但由于組態(tài)王運(yùn)算功能不強(qiáng)，不能實現(xiàn)辨識、自適應(yīng)等復(fù)雜的控制算法，因此采用Matlab編寫算法軟件，Visual Basic作為組態(tài)王和Matlab的中間接口程序提供實時數(shù)據(jù)交換(DDE)。最后從理論上對實驗對象建立數(shù)學(xué)建模并進(jìn)行特性分析，并通過二階對象對增量式PID控制和自校正PID控制進(jìn)行了驗證。 綜上所述，作者設(shè)計出了一個既能應(yīng)用于高校實驗教學(xué)又能驗證研究先進(jìn)控制理論的