赵轶彦[1]2008年在《步进电机的智能控制在自动聚焦中的应用研究》文中研究表明近年来,作为视频监控核心设备的一体化摄像机已经随处可见,其特点是小巧灵活、安装方便。因此,本文以一体化摄像机为研究对象,对其控制系统进行了设计和实现。首先对一体化摄象机控制系统中的自动聚焦技术,步进电机结构原理和步进电机的控制技术等进行了研究。然后以单片机为主控制器提出了整个控制系统的硬件设计方案,在此基础上对各个模块的电路进行了详细设计。接着介绍了步进电机软件控制开发的流程和部分模块的软件设计。本文通过频域带通法对CCD输出的视频信号进行模拟带通滤波,提取高频分量,然后对高频分量进行简单运算来构建评价函数的一种方法,采用频域带通法搭建自动对焦系统具有运算简单和成本低廉的优点。针对传统爬山算法存在的问题提出了改进模型,该模型采用两次穷举搜索即可确定最佳成像位置,第一次采用变步长粗略搜索,第二次用最小步长细扫。将改进的爬山算法用到基于单片机的自动对焦系统实验平台中,使系统在保证对焦精度的情况下极大地提高了对焦速度。在理论上研究和推导出两相混合步进电机的升降频曲线,以及在实际运行中步进电机升降频理论的实现,寻找出最速控制的方法,并采用单片机软件升降频控制策略,解决了点位控制中的失步和两相混合步进电机行程末端的机械冲击问题。利用细分控制技术保证了电机运行的平稳性,并进行了波形分析和理论研究。模糊控制模仿人的决策能力和推理功能,是又一类智能控制的形式。本文研究了模糊控制理论及其软件实现。控制参数根据不同的偏差要求,运用模糊PID控制而选择不同的参数,从而改善各局部性能,促使整体性能提高。通过Fuzzy-PID控制和常规PID控制进行了仿真对比。然后,将模糊控制和PID控制结合成模糊PID控制,用Matlab软件对该控制方法作了仿真。实验结果表明,对于自动聚焦系统而言,相比传统的PID控制,智能模糊控制的响应具有较小的超调量和快速稳定能力,其控制品质明显高于传统的PID控制性能指标。
刘宏伟[2]2007年在《基于单片机的模糊控制方法及应用研究》文中研究表明模糊控制是智能控制的一个重要分支，它的最大特征是能将操作者或专家的控制经验和知识表示成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。在复杂的工业控制中，被控对象通常具有严重的纯滞后、时变性、非线性以及存在种类繁多的干扰，采用常规的PID控制方法，难以获得满意的静、动态性能。模糊控制的本质是非线性控制和自适应控制，对于纯滞后的参数时变或模型不太精确的复杂控制系统，具有较强的鲁棒性。本文从模糊控制的基础理论出发，对模糊控制器的设计方法、模糊控制的单片机实现方法进行了分析和对比研究，在此基础上建立了基于AT89S51单片机的太阳能热水器模糊控制系统。文章首先设计出了四输入二输出的模糊控制器，其模糊控制规则能够比较有效地模仿人的经验，合理解决输出的强关联性问题。然后利用模糊逻辑推理的方法，结合大量的数学运算，离线计算出了简洁方便的模糊控制查询表。最后给出了模糊控制查询的单片机实现方法及模糊控制系统的核心控制部分的硬件电路和软件流程。此外，利用仿真工具软件对所设计模糊控制器进行仿真以提高产品的可靠性，缩短设计时间。
鲁远耀[3]2002年在《模糊控制的单片机实现研究》文中进行了进一步梳理押出机是电线电缆工业中的核心设备，现行的电线电缆成套设备生产厂家广泛采用基于PLC的自动控制系统。一方面，由于被控对象建模复杂，输入输出变量多，并且输出变量之间关联性强等原因，基于PLC的控制系统普遍存在着自动化程度低的突出问题。另一方面，这种系统采用传统的模拟量和开关量控制，致使系统的生产精度低，可靠性差。本文从模糊控制的基础理论出发，对模糊控制器的设计方法、模糊控制的单片机实现方法进行了分析和对比研究，在此基础上提出了基于MOTOROLA MC68HC05B6单片机的押出机模糊控制系统。文章首先设计出了4输入2输出的模糊控制器，其模糊控制规则能够比较有效地模仿熟练操作人员的经验，合理解决输出的强关联性问题。然后利用模糊逻辑推理的方法，结合大量的数学运算，离线计算出了简洁方便的模糊控制查询表。最后给出了模糊控制查询的单片机实现方法及押出机模糊控制系统的核心控制部分的硬件电路和软件流程。采用模糊控制的押出机自动控制系统，能够大大提高生产的自动化程度，可实现一个操作工人轻松控制多条生产流水线，较大地提高劳动生产率。另外，系统采用基于SCI串行通信总线的数字控制，代替原系统中的模拟量和开关量控制，能够有效提高系统的生产精度，改善系统的可靠性。本文的研究对我国电线电缆工业成套设备的设计和生产具有一定的指导意义，如做进一步的研究和调试，将具有较大的经济价值。
戚伟岸[4]2012年在《多轴联动数控磨齿机主轴转速跟踪误差分析与实时补偿研究》文中进行了进一步梳理随着齿轮磨削加工技术在全球的迅速发展,多轴联动数控磨齿机特别是五轴及五轴以上多联动数控磨齿机已成为实现大型、异形、复杂齿轮的高精度高效率加工的重要手段。在高速、高精度加工环境下,精密磨削数控磨齿机由于加工过程中受到的磨削转矩变化而使主轴转速跟踪误差变大的问题逐渐凸显出来,成为了影响高性能数控磨齿机加工精度的一个重要因素。提高精密磨削齿轮加工精度,减小由主轴转速跟踪误差造成的齿形误差已成为当务之急。为解决此问题,本文对磨削转矩变化引起的刀具主轴和工作台主轴上的转速跟踪误差在齿轮渐开线轨迹上产生的误差量进行研究,采用模糊控制原理对误差量进行实时补偿,利用单片机实现这种模糊补偿控制并进行模拟实验,为实际应用提供了技术参考。论文完成的主要研究工作包括以下几个方面：(1)为了分析研究齿轮在磨削加工过程中的受力情况,在PRO/E环境下对多轴联动数控磨齿机的工作台与刀架进行实体建模,利用ADAMS对齿轮的磨削加工进行动力学分析,获得了磨削加工中齿轮所受的磨削转矩变化规律以及具体参数,并把分析结果作为后续工作的理论基础。(2)为了分析磨削转矩变化引起的主轴转速跟踪误差以及主轴跟踪误差在齿轮渐开线轨迹上的误差量,在Matlab/Simulink环境下建立工作台伺服电机模型,分析了由于磨削转矩变化引起的刀具主轴和工作台主轴上的转速跟踪误差。建立了基于连续展成法磨削齿轮渐开螺旋线的渐开线方程,并用Simulink实现其插补控制,分析了由于跟踪误差在齿轮渐开线轨迹上产生的误差量。(3)通过对渐开线的误差变化趋势分析,利用模糊控制原理,建立了模糊控制补偿器,并将模糊控制补偿器加入位置随动系统,对主轴转速跟踪误差造成的误差量进行补偿,再从模糊补偿控制系统的特性上分析了其稳定性。(4)分析和研究了模糊补偿控制器的单片机实现方法,提出了基于STC89C52单片机的主轴转速跟踪误差的模糊补偿控制系统并对所提出的控制方案进行了模拟实验。
丁琳[5]2002年在《模糊自适应控制及其在船舶操纵中的应用》文中研究表明自从1965年美国加利福尼亚大学的查德教授创建模糊理论以来，模糊控制得以广泛发展并在现实中得以应用。其原因在于模糊逻辑本身是一种基于语言规则与模糊推理的高级控制策略，它是智能控制的一个重要分支。目前，模糊控制朝着自适应、自学习方向发展，使得模糊控制参数或规则在控制过程中自动地调整、修改和完善，从而使系统的控制性能不断改善，达到最佳的控制效果。 船舶运动呈非线性，操作机构有明显的死区、继电等非线性；船舶运动动态特性又与航行工况密切相关，受风、浪、流等各种干扰，所以船舶操纵是极其复杂的运动。自动舵是船舶系统中的关键设备。常规PID舵是第一代自动舵，其算法简单、参数物理意义明显、运行可靠，但精度和适应性较差；随后出现的自适应舵在提高操纵控制精度，减少能耗方面得到了一定提高，但物理实现成本高，参数调整难度大，控制效果难以保证。 本文首先阐述了几种模糊自适应控制方案，分别利用船舶操纵的线性和非线性模型，建立了自适应模糊控制的操舵系统。采用模型参考模糊自适应控制和自学习控制两种方案，对船舶操舵系统进行了仿真。利用MATLAB提供的Simulink动态仿真环境，模糊逻辑工具箱及S-函数，将模型参考模糊自适应控制运用于船舶操舵系统，观察航向及舵角输出曲线，然后考虑风、浪及其它随机干扰，分析系统的抗干扰性。仿真结果表明了模型参考模糊自适应控制的有效性。另外，考虑到近些年提出的一种源于机器人重复控制的自学习机理，本文尝试将这一自学习机理运用于船舶的操舵系统。在C++builder5.0集成开发环境中编写自学习模糊控制软件，仿真结果表明了这一自学习算法的正确性。最后，本文尝试在单片机上实现船舶操舵系统的模糊控制。采用MCS-196汇编语言，利用清华同方公司的TSC-51/196单片机实验开发系统实现模糊控制的功能。 本论文以国家自然科学基金项目“船舶碰撞与避碰的运动机理及计算机智能模拟系统研究”和“基于高速船轻型结构流体冲击响应、控制与实验方法研究”为依托，将模糊自适应控制应用于船舶的航向控制，这些研究将对我国船舶自动化水平的提高具有较大现实意义。
柴军[6]2016年在《基于单片机实现的接触网恒张力控制系统的研究与设计》文中指出接触网为电力机车提供电能,是铁路牵引供电系统的核心。接触网一旦发生安全问题,将会造成铁路运营中断甚至是重大的运行安全事故。随着电力机车运行速度的提高和铁路运行密度的加大,接触网的安全可靠运行也变得越来越重要。接触网安全状态受多种因素影响,其中接触网线索张力是一个很重要的因素,并且接触网张力也能反映接触网的安全状态。因此,接触网的恒张力控制系统的研究分析具有十分重要的意义。本文通过对接触网张力控制系统工作原理进行分析和研究后,建立了以STC89C52单片机为主控制单元、以交流伺服电机为执行元件,张力传感器为反馈元件的闭环控制系统。分析了控制系统的控制策略,并完成了PID和Fuzzy-PID控制算法的设计及实现。对该系统进行了数学模型的建立和Matlab仿真分析,两种控制算法都可以取得较好的控制效果。针对本文的实验研究,选用了PID控制算法。设计了张力控制器的软件部分,主要包括主程序、A/D采集模块子程序、D/A控制模块子程序、各种接口子程序,并完成了整个软件系统的调试。介绍了张力控制系统实验台,主要分析了张力控制器输出信号和伺服电源的信号连接部分,以此来控制伺服电机旋转来调节张力值,实现了恒张力控制系统的研究与设计。
闫兰娟[7]2007年在《联合收割机脱粒滚筒转速监控系统的研究》文中提出联合收割机在现代农业收获中起到非常重要的作用,有生产率高、谷物损失率小和机械化程度高的优点,同时可以减轻农民的劳动强度,改善劳动条件,但传动机构复杂、作业条件恶劣,可靠性差、故障发生率高等突出问题仍然存在。脱粒装置是联合收割机的核心部件,脱粒性能的好坏直接影响分离、清选以及整机的工作质量。为了提高机器的工作可靠性,改善脱粒性能,研究脱粒滚筒转速实时监测和自动控制装置,对于加快实现农业机械化、自动化、智能化具有重要意义。脱粒性能的影响因素较多,既有喂入量、滚筒转速等可控因素,又有谷物湿度、作物密度等不可控因素。本文详细分析影响脱粒性能的因素,尤其是在收获不同的作物时,不同转速下谷物湿度对脱粒性能的影响。以滚筒转速、谷物湿度、损失量、喂入量为检测量,根据谷物种类的不同以及各量的偏差控制行走速度,使滚筒转速稳定在一个合适的范围内,保证脱粒性能和工作效率。脱粒装置是一个非线性时变且有大延时的复杂系统,脱粒负荷或损失量与影响因素之间很难建立精确的数学模型。模糊控制技术不需要知道被控系统的精确数学模型,为非线性复杂系统的控制提供有效手段。考虑到联合收割机工作质量的影响因素较多,为了提高系统的可靠性,设计多变量模糊控制系统。为了降低模糊控制规则的数目,提高单片机运行速度和监控性能,对不同的变量分别设计模糊控制器,采用查表法实现模糊控制,并用多因子调整规则对输出控制量进行修正。对各个模糊控制器的输出量进行累加,从而得出总的控制量。系统设计包括硬件设计、软件设计和监控系统可靠性设计叁部分,硬件设计主要有传感器的选择、传感器信号处理电路、A/D和D/A转换电路、报警电路、显示电路的设计。为了提高编程效率以及源程序的可靠性,软件设计采用单片机高级语言C51编程,主要进行主程序、中断程序(即数据采集程序)和模糊算法子程序的设计。监控系统采用软硬件结合的方法进行可靠性设计,防止系统遇到外界干扰而失控。
李振兴[8]2008年在《基于模糊控制器实现的浮选柱液面控制系统设计与研究》文中研究指明矿物加工工业同其它工业领域一样,面临着资源、环境、经济诸方面的挑战,严峻形势直接关系到其兴衰存亡。数十年的理论研究和工业生产实践表明,浮选柱是行之有效的物料分选设备,是提高矿物加工的分选效率和资源综合利用率,降低分选成本的可行途径,有着广泛的用途和良好的发展前景。本文系统地总结了浮选柱研究和应用的历史和现状,讨论了浮选柱的发展趋势。在浮选过程中,由于矿浆性质变化、流量波动等因素,会使浮选设备矿浆液位经常改变。当液位太高时,精矿刮出量过大,品位降低;而当液位太低时,会使精矿产率减小,从而使金属回收率降低。可见,浮选柱矿浆液位的控制是直接影响回收率及精矿质量的一个非常重要的因素。根据浮选柱工作过程的特点,本文提出利用超声波物位变送器通过间接的方式来检测浮选柱的真实液位。通过对PID控制算法与模糊控制算法的比较、对PLC控制系统与单片机控制系统的比较,结合浮选柱的实际运行情况,本课题最终选取了利用单片机来开发模糊控制器对浮选柱的液位进行控制。在模糊控制器的开发过程中利用了MATLAB软件的模糊逻辑工具箱来建立模糊推理系统。根据模糊推理规则对系统进行模糊推理,然后反模糊化得到模糊控制查询表。利用得到的模糊控制查询表,本文用C语言编写了整个控制系统的控制程序。本文还针对模糊控制器设计中隶属函数和控制规则选取有较大的主观性和随意性,最终参数的确定需要经过多次调试才能达到最优值的缺点,将遗传算法的优化方法引入到模糊控制器的设计中来,使设计过程效率更高。该液位控制系统在浮选柱上安装运行之后,能够将液位控制在±4cm的小范围内波动,可以连续稳定地自动调节浮选柱液位,达到了既定的设计要求,为今后该设备的大型化和工业化,提供了借鉴和经验。
杨凯锋[9]2005年在《模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现》文中指出在工业控制过程中,被控对象通常具有严重的纯滞后、时变性、非线性以及存在种类繁多的干扰,采用常规的PID控制方法,难以获得满意的静、动态性能。模糊控制作为智能控制领域的一个分支,由于其本质是非线性控制和自适应控制,对于纯滞后的参数时变或模型不太精确的复杂控制系统,具有较强的鲁棒性。 本文针对温度箱这一典型的具有时滞、大惯性和参数时变特性的控制对象,在模糊控制理论的基础上,重点研究了模糊控制与PID控制相结合的模糊PID控制方法,将模糊参数自整定PID控制应用于温度控制。本文针对温度箱的简化模型,探讨了PID参数的模糊整定规则,进行模糊控制器的设计。通过仿真表明模糊PID控制器具有模糊控制的灵活性、适应性,又具有PID控制的高精度性,使其控制具有很好的鲁棒性和很好的控制效果。 本文针对控制对象的纯滞后特性,在具有一阶惯性环节的Smith预估器的基础上,利用模糊控制整定惯性环节参数,使其随被控对象参数变化而变化。然后,结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制提出了本文的模糊Smith智能控制方法。本文分别对被控对象的参数发生变化进行了仿真研究,得到了各种情况下惯性环节参数的整定规则,设计了一个实时调整惯性环节参数的自适应机构。通过仿真表明模糊Smith智能控制方法改善了控制品质,使温度箱等温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性得到了显着提高。 最后,本文研究了模糊Smith智能控制方法在单片机温度控制系统中的实现,系统介绍了以单片机为核心的控制系统的硬件与软件设计。
刘琼[10]2007年在《基于C8051F040的锅炉除氧器温度控制系统研究与设计》文中进行了进一步梳理在锅炉给水处理工艺过程中,除氧是一个非常关键的环节。氧是造成给水系统和锅炉腐蚀的主要原因,给水中的氧气应当迅速得到清除,否则它会腐蚀锅炉的给水系统和部件,从而影响锅炉系统的正常运作,所以除氧器在热力发电厂中起到了很重要的作用。本课题以蒲白矿务局发电厂的除氧器为控制对象,采用模糊控制技术设计了除氧器温度控制系统,确保除氧器能达到较好的除氧效果。研究重点主要放在叁个方面:首先,分析了除氧器的结构、特点以及运行特性,根据除氧器参数的变化特性,确立其动态数学模型。通过研究适用于除氧器控制系统的控制规律和控制算法,针对蒲白矿务局发电厂的实际情况,提出了带有自调整因子的模糊控制算法;其次,设计了以SOC单片机C8051F040作为核心的嵌入式系统。系统分为测控机和显示机两部分,可以实现信号采集、数据处理、数据显示、键盘控制等功能。同时设计了上位机软件,实现了叁机通信。详细介绍了硬件电路设计和软件程序设计,并针对系统的硬件和软件方面介绍了一些工程上实用的抗干扰措施;最后,使用MATLAB的模糊工具箱结合SIMULINK对系统进行仿真。比较带自调整因子的模糊控制、常规模糊控制和PID控制的仿真结果,可以看出,前者的仿真结果明显优于后两者,并使用单片机C8051F040的开发系统在实验室中对系统进行了模拟实验。本论文将模糊控制算法引入除氧器控制系统,改善了系统的控制效果,并设计了以单片机C8051F040作为核心的嵌入式系统,这为以后除氧器的研究提供了一种新的设计思路。
参考文献：
[1]. 步进电机的智能控制在自动聚焦中的应用研究[D]. 赵轶彦. 太原理工大学. 2008
[2]. 基于单片机的模糊控制方法及应用研究[D]. 刘宏伟. 武汉理工大学. 2007
[3]. 模糊控制的单片机实现研究[D]. 鲁远耀. 湖南大学. 2002
[4]. 多轴联动数控磨齿机主轴转速跟踪误差分析与实时补偿研究[D]. 戚伟岸. 南京理工大学. 2012
[5]. 模糊自适应控制及其在船舶操纵中的应用[D]. 丁琳. 武汉理工大学. 2002
[6]. 基于单片机实现的接触网恒张力控制系统的研究与设计[D]. 柴军. 安徽工业大学. 2016
[7]. 联合收割机脱粒滚筒转速监控系统的研究[D]. 闫兰娟. 西北农林科技大学. 2007
[8]. 基于模糊控制器实现的浮选柱液面控制系统设计与研究[D]. 李振兴. 昆明理工大学. 2008
[9]. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现[D]. 杨凯锋. 湖南大学. 2005
[10]. 基于C8051F040的锅炉除氧器温度控制系统研究与设计[D]. 刘琼. 西安科技大学. 2007
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