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地球模拟器温度控制系统的研究

作　者: 冯兴伟
导　师: 马广程
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 地球模拟器模糊控制 PID控制模糊免疫控制温度控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 152次
引　用: 4次
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内容摘要

地球模拟器在卫星姿态控制中占有重要的地位,地球模拟器的温度控制系统是其重要组成部分。本文从地球模拟器温度控制系统设计的角度出发,完成了对于过程控制系统的一些算法研究工作。主要工作有以下几个方面:首先,介绍了地球模拟器温度控制系统的设计背景和基本功能,对当前国内外温度控制技术的发展概况进行简要的介绍。其次,本文对地球模拟器进行了系统建模。针对模型特点选择了比较适合的控制算法并做了必要的介绍,包括模糊控制、PID控制和模糊免疫控制,并分析了数字PID控制系统和模糊控制系统在温度控制方面的优缺点。接着进行了温度控制系统软件的设计和算法的实现,分析了调试过程中出现的问题,对数字PID控制算法作了改进,把积分分离算法应用到地球模拟器控制系统中,针对测量过程中存在干扰,设计了数字滤波器。对PID控制超调量大,调解时间长的缺点,设计了模糊免疫PID控制器来改善系统的动态性能,并取得了很好的效果。在此基础上,针对模糊免疫PID控制器设计过程中模糊控制器设计较复杂、调节参数较多的缺点,通过分析模糊免疫PID控制器的比例增益变化特点,设计了基于数学函数的变比例增益的PID控制器,并给出了仿真结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-10
  1.2 国内外研究概况和发展趋势  10-14
    1.2.1 传统PID 控制  10-11
    1.2.2 基于模糊逻辑的智能控制  11
    1.2.3 基于神经网络的智能控制  11-12
    1.2.4 基于遗传算法的智能控制  12
    1.2.5 基于专家系统的智能控制  12-13
    1.2.6 基于人工免疫的智能控制  13
    1.2.7 综合智能控制  13-14
  1.3 课题设计要求及本文主要完成的工作  14-16
    1.3.1 课题设计要求  14-15
    1.3.2 本文主要完成的工作  15-16
第2章系统建模和控制算法综述  16-30
  2.1 系统建模  16-19
    2.1.1 建立过程数学模型的基本方法  16-17
    2.1.2 试验注意事项  17
    2.1.3 对象传递函数测定  17-19
  2.2 控制算法选择  19
  2.3 PID 控制算法  19-21
    2.3.1 PID 控制简介  19-20
    2.3.2 数字PID 控制算法  20-21
  2.4 模糊控制  21-27
    2.4.1 模糊控制系统的组成  21-22
    2.4.2 模糊逻辑控制器的基本结构和组成  22-23
    2.4.3 模糊控制器的设计  23-27
  2.5 模糊免疫PID 控制算法  27-29
    2.5.1 生物免疫系统  27-28
    2.5.2 免疫PID 控制器  28-29
    2.5.3 模糊免疫PID 控制器  29
  2.6 本章小结  29-30
第3章地球模拟器系统设计与实现  30-39
  3.1 全数字控制方案  30
  3.2 系统各部分的实现  30-34
  3.3 控制软件设计与实现  34-38
    3.3.1 软件的总体结构设计  35
    3.3.2 界面的风格和简要介绍  35-37
    3.3.3 系统软件设过程中遇到的问题及解决办法  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章控制器的设计与上机调试  39-54
  4.1 控制器的设计  39-46
    4.1.1 PID 控制器的设计  39-40
    4.1.2 模糊控制器的设计  40-45
    4.1.3 模糊免疫PID 控制器的设计  45
    4.1.4 采样周期的选择  45-46
  4.2 滤波器的设计  46-48
  4.3 仿真与运行曲线分析  48-53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  60

地球模拟器温度控制系统的研究

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