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基于Web的过程控制实时仿真实验研究

作　者: 冯伟伟
导　师: 刘国平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 水箱串级控制数字滤波器离线仿真实时控制实时监控
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 31次
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内容摘要

本文旨在以THPFSY型水箱作为被控对象建立一个基于Web的水箱液位控制实验室。目前，很多工科学校面临过程控制实验设备缺乏的问题，因此建立网络实验室来满足学生的实验需要显得十分必要。本文主要进行了以下几个方面的研究：首先，本文介绍了目前国内外关于过程控制水箱液位控制的研究状况及基于Web的远程控制实验室的发展概况和研究成果。其次，对THPFDY-1型单容水箱对象和THPFSY-2型双容水箱对象进行建模，采用的是实验建模法和机理建模法两种方法，本文中实验建模法改变了用线性化模型代替实际系统的传统建模方式，得到了水箱的非线性模型。为了消除传感器的干扰信号对控制的影响，设计了复合型数字滤波器，为了保护微型水泵，设计了水泵保护模块。然后研究了水箱液位控制算法，设计了位置式PID控制算法和改进型PID算法，并进行比较显示出改进型算法的优越性。双容水箱还采用了串级控制，并与常规PID控制进行比较，显示出串级控制的优点。最后，对被控对象进行了基于Web的远程离线仿真和实时控制，首先，把被控对象的仿真模型和实时模型上传至网络服务器；然后，利用SIMULINK设计控制算法并上传到网络服务器；最后，对实际水箱进行网络离线仿真和实时控制，并通过可视化监控软件对被控对象的参数进行实时监控和实时在线修改。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 主要研究内容  11-13
第2章水箱系统建模  13-32
  2.1 水箱的系统组成  13-16
  2.2 模型建立  16-31
    2.2.1 SISO 一阶系统建模  16-24
    2.2.2 SISO 二阶系统建模  24-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章控制器设计及仿真  32-44
  3.1 PID 控制器原理  32-33
  3.2 数字 PID 控制算法  33-36
    3.2.1 位置式 PID 控制算法  33-35
    3.2.2 增量式 PID 控制算法  35-36
  3.3 改进型数字 PID  36-39
    3.3.1 积分分离式 PID 算法  36-38
    3.3.2 遇限削弱积分式 PID 算法  38-39
  3.4 系统仿真  39-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章水箱液位控制  44-73
  4.1 滤波器的设计  44-50
    4.1.1 采样及数字滤波器概述  44-45
    4.1.2 数字滤波分类  45-46
    4.1.3 数字滤波器的设计  46-50
  4.2 保护模块  50-51
  4.3 实时本地控制  51-61
    4.3.1 NetCon 系统概述  51-53
    4.3.2 实时本地控制及监控  53-58
    4.3.3 二阶水箱串级控制  58-61
  4.4 基于 Web 的网络控制  61-72
    4.4.1 NCSLab 体系结构  61-62
    4.4.2 模型加载  62-64
    4.4.3 加载控制算法  64-66
    4.4.4 基于 Web 的离线仿真  66-67
    4.4.5 基于 Web 的实时控制及监控  67-72
  4.5 本章小结  72-73
结论  73-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
附录  79

基于Web的过程控制实时仿真实验研究

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