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曲阜师范大学硕士学位论文基于ARM9-Linux嵌入式系统的模糊控制研究姓名：吴兴华申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：武玉强20070401基于ARM9-Linux嵌入式系统的模糊控制研究作者：吴兴华学位授予单位：曲阜师范大学相似文献(10条)1.学位论文董昌春主机冷却水温度控制系统的神经网络PID控制研究2005主机冷却水温度控制系统是船舶机舱过程控制系统的重要组成部分，目前船舶机舱中的主机冷却水温度控制系统大多采用常规PID控制，但是由于冷却水温度控制系统是一个回路闭环系统，具有非线性、时变性、大迟延等特点，传统的PID在某些情况下难以达到理想的控制效果。而先进控制技术在理论上已趋成熟，以及计算机软件技术的迅速发展，使之具备了取代常规控制的条件。为了提高船舶的管理水平，降低运营成本，提高船舶运营的安全性、可靠性和经济性，在真正意义上实现机舱综合自动化，有必要对先进控制技术在机舱过程控制中的应用进行探索、研究和开拓。本文以实际的冷却水温度自动控制系统作为机舱过程控制的典型范例，运用工控机来仿真控制对象的模型，联同船用自动化仪表一起构成相应的半实物仿真系统，可获得大型复杂控制过程的实际系统的相似控制效果，并可进行实际系统中难以实现的检测与控制仪表、控制对象等系统参数的随即改变与修正，任意扰动的施加。半实物仿真控制系统具有操作直观、组态灵活和使用方便的特点。通过计算机的软、硬件结合，可容易地插入各种控制算法，取代常规PID控制器，实现多种先进控制模式。本文分析了冷却水温度控制系统的数学模型，并在Simulink中建立了系统动态仿真模型。然后研究了冷却水温度控制系统的先进PID控制技术，首次将神经网络PID控制(包括单神经元PID自适应控制和基于小脑模型神经网络与PID的复合控制)引入其中。利用MATLAB软件仿真了该系统的神经网络PID控制，对遇到的问题进行了分析并提供了解决方法。然后对各种控制模式进行系统性能评价，结果表明神经网络PID控制算法有很好的控制效果。此外，本文对冷却水温度控制系统国内外的现状与发展进行了探讨，指出软硬件仿真的发展前景，并结合先进PID控制算法，指出了系统仿真进一步研究要做的主要工作，展望了先进PID控制算法在冷却水温度控制系统中应用的前景。2.期刊论文石磊.方鲁昆.SHILei.FANGLu-kunTHJ-2型高级过程控制系统中锅炉内胆液位的PID控制-重庆工学院学报（自然科学版）2007,21(4)介绍了锅炉内胆液位的PID控制与MCGS组态软件在THJ-2型高级过程控制系统中的应用,对锅炉内胆液位控制的P,PI,PID调节器在改变参数的情况下进行仿真分析,结果表明在比例积分控制的基础上加入了微分D控制,加快了系统的响应速度,但同时也降低了系统的稳定性.3.学位论文桂跃武西门子过程控制系统PCS7在纳米碳酸钙生产中的应用2007上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化领域中的一个技术热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。德国西门子公司的PCS7过程控制系统就是一个现场总线控制系统的典范，它以其程序设计简单，通用性强，可靠性高，组态灵活及适应工业环境的特点，在我国现代工业自动化领域发挥着越来越重要的作用。安徽力盈电气有限公司是一家新兴的高科技自动化工程公司，主要从事工业自动化工程的二次设计与生产。其产品已经广泛应用于石油、化工、电力、水利、冶金、机械、建材等多个领域，在工业自动化控制领域具有一定的影响力。本课题是针对在当前建筑材料生产中通常采用传统的控制系统的发展现状，安徽力盈电气有限公司采用先进的现场总线控制技术，应用了世界上技术先进的德国西门子PCS7过程控制系统并结合其著名的组态监控软件WINCC开发的新型化工材料添加剂——纳米碳酸钙现场总线控制系统。本系统实现了对纳米碳酸钙生产的连续自动控制，同时为了实现更高的工艺和精度要求，我们提出了开环控制与闭坏控制相合的控制方案，从而使系统实现了开环控制与闭环控制相结合、顺序控制和紧急联锁控制与连续过程控制相结合、本地控制与远距离控制相结合，从而在控制精度上得到了提高，在实时性上也能满足较高的控制要求，保证了纳米碳酸钙产品质量的稳定性和产品生产的可连续性。通过用户厂家一年多的实际运行，整个系统表现出良好的稳定性和灵活的操作性，完全达到系统的预期要求，为工业级纳米碳酸钙的生产增加了新的成功范例。连续自动给料系统以其较高的稳定性，较高的配料精度等诸多优点，使得产量和质量得到很大的提高，同时由于引入了先进的现场总线技术，使系统的结构较传统的系统得到了简化，方便了系统的维护和调试。改变了过去手动配料工作效率差，耗费大量的劳动力的痛苦，大大提高了生产效率，从而得到了显著的经济效益。4.学位论文羿银霞时滞多变量解耦满意PID控制研究2007多变量时滞系统常见于过程控制系统，对这类系统的研究是过程控制领域的热点与难点课题之一，具有重要的理论研究意义和工程应用价值。针对此类系统，传统的控制方法通常采用静态解耦器，将对象描述成一阶或二阶惯性加时滞的系统，再对其进行经典的PID控制器参数整定。随着控制理论、计算机技术和优化方法的不断发展，工业控制过程中质量控制不断进步，从而对被控系统的性能提出了更高要求。目前，传统的控制方法越来越难以满足不断提高的系统性能指标要求。本论文提出了一种具有更好动态特性的解耦器设计方法。与现有解耦方法设计的动态解耦器相比，具有更简单的结构。考虑到模型存在失配，给出了双输入双输出和三输入三输出系统的解耦器整定方法。同时，针对简化解耦器结构问题，在考虑解耦要求的基础上，提出两种近似方法：a．解耦要求较低时，采用基于Nyquist图低频近似将解耦器元素化简为一阶惯性加时滞(FOPDT，First-Order-Plus-Dead-Time)系统；b．解耦要求较高时，采用改进Pade近似方法将解耦器元素描述为高阶系统。解耦后的系统具有模型不精确、且非传统一阶或二阶加延迟系统的特点。鉴于依赖过程模型的传统PID控制器参数整定方法不再适合解耦后的系统，本论文给出了一种满意PID控制方案。系统解耦后，将各子系统的性能指标要求与PID控制器参数的整定融为一体统一考虑，通过设计性能指标满意度函数和系统综合满意度函数，构造出多变量PID控制系统满意优化模型，利用遗传算法实现满意PID控制器参数的整定。理论分析与数字仿真结果表明，该方法可以获得比现有文献更令人满意的控制效果，表明了该方法的可行性和实用性。5.会议论文杨平.彭道刚.王勇.曾婧婧.徐春梅免疫PID控制在热工过程控制系统中的应用研究生物免疫系统是一种在大量干扰和不确定性环境中都具有很强鲁棒性和自适应性的系统.本文借鉴生物免疫反馈响应过程的调节规律,提出将免疫PID-PI串级控制策略应用于火电厂过程控制系统的主汽温对象,并用仿真研究证明了该控制策略的有效性和可行性.6.学位论文谢富珍洁霉素发酵过程控制系统的设计与研究2007洁霉素发酵生产是典型的微生物次级代谢过程，生物反应发酵机理复杂，其发酵水平与国际先进水平相比仍有一定的差距。究其原因，除了菌种因素之外，主要是生产的自动化程度不高，控制水平比国外落后。所以，研究基于计算机控制技术的洁霉素发酵过程控制系统，具有重要的现实意义。本文首先介绍了我国抗生素发酵工业及发酵水平状况，着重分析了抗生素发酵过程控制的研究现状与发展趋势。其次介绍了洁霉素发酵工艺的过程、发酵过程控制的概念和基本方法，重点分析了发酵过程中的主要发酵参数的控制方法的研究现状。根据发酵工艺特点和控制要求，提出了一套基于组态王6.5及S7-300PLC的洁霉素发酵过程控制系统的软硬件解决方案。对控制系统的硬件部分进行设计，对控制系统上、下位机的软件功能进行介绍和整体设计规划。重点对OPC技术及其在洁霉素发酵过程控制系统中的应用进行研究。提出了采用OPC技术实现控制系统的硬件与软件，及软件与软件间的数据通信。详细地论述了OPC服务器和OPC客户端的设计方法及主要实现步骤，并实现了组态王软件与OPC服务器的连接、。针对发酵过程中温度控制具有严重的非线性及滞后性这一难题，本文运用了模糊自适应PID控制，对温度控制环节进行建模并利用MATLAB的simulink进行仿真。最后，对全文的工作做了总结。总结了主要完成的工作，分析了存在的问题，并对今后的发展方向进行了展望。本文的主要研究成果为：(1)采用OPC技术实现控制系统的软硬件间的数据通信，并对其中的关键技术OPC服务器进行设计，并且实现了组态王软件与OPC服务器的连接。OPC技术在本控制系统中的应用大大提高了系统的可靠性和扩展的灵活性。(2)基于模糊自适应PID控制算法实现了温度的控制，该控制器具有适应性强、响应迅速，控制效果明显优于常规PID控制方法，适合于发酵过程的温度控制领域以及其他的相关控制领域。7.期刊论文南新元.陈志军.程志江.NanXinyuan.ChenZhijun.ChengZhijiang基于模糊PID控制的电锅炉温度过程控制系统-自动化仪表2008,29(5)针对办公楼、学校等供暖场所采用的蓄热式电锅炉,提出一种新的控制方法.将模糊控制和PID控制相结合,以实现室内恒温控制和节能的目的.给出了系统的整体结构和模糊控制单元的硬件实现电路及其软件设计思路.系统的仿真结果表明,该系统实时性好、控制精度较高、鲁棒性强,较好地解决了室内温度控制问题.并充分利用电力部门的电价政策,取得了显著的社会效益和经济效益,具有很好的发展和应用前景.8.学位论文陈德美电锅炉水温网络控制系统的研究2007过程控制是自动化专业的一个重要专业方向，实践性很强，针对工业过程控制中多变量耦合系统，开发过程控制系统实验装置是提高过程控制实验教学水平，培养学生工程实践能力的迫切需要。本文介绍了自行研制的电锅炉水温控制系统，研究了多变量控制过程中控制技术和解耦算法分析的网络控制实现方法。神经网络控制是20世纪80年代以来，由于人工神经网络研究所取得的突破性进展，与控制理论相结合，而发展起来的自动控制领域的前沿学科之一。它已成为智能控制的一个新的分支，为解决复杂的非线性、不确定、不确知系统的控制问题开辟了新的途径。温度是流程工业中极为常见的热工参数，对其的控制也是过程控制的一个重点。由于加热机理、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、大惯性、非线性、时变性及其他不稳定特性，为此，本文以过程控制系统中的温度为对象，进行多变量耦合系统的调节和控制。本文针对网络控制系统被控实验装置的特点，以锅炉水温控制系统实验装置为被控对象，首先探讨了国内外多变量神经网络解耦控制研究现状，采用阶跃响应实验分析了控制系统的耦合特性并建立数学模型，阐述了PID对角矩阵解耦控制算法在温度控制系统中的应用，并在此基础上详细介绍了BP神经网络算法及其若干改进学习方法后，提出了融解耦器和控制器于一体的BP神经网络多变量PID解耦控制器，在多变量温度解耦控制系统中的应用与研究，深入探讨了解耦控制器的特性和具体的设计思想。实时控制结果表明，通过上述解耦方法在一定程度上解决了传统PID控制器不易进行在线实时参数整定等方面的缺陷，充分发挥PID控制的优点，又由于神经网络的适应能力、并行处理能力和鲁棒性，使得采用神经网络的控制系统具有更强的适应性和鲁棒性，有效的解决了电锅炉多变量温度系统的耦合，证实了该方法的可行性与有效性。9.期刊论文秦业.喻寿益.QINYe.YUShou-yi两级网络过程控制系统实验装置-计算技术与自动化2005,24(1)论文研究基于两级网络的过程控制系统实验装置,底层利用Profibus现场总线,上层为工业以太网,被控对象是模拟电热锅炉的实验装置.首先分析了实验装置的组成和工作原理,给出了工艺模拟流程图.现场控制选用S7400