王鸿飞[1]2015年在《调速系统先进控制试验平台的开发》文中提出在现代工业领域中,随着各类交直流电机的广泛应用和工业自动化技术、网络通讯技术的迅速发展,电机的数字调速控制引起了国内外专家的普遍关注。常规PI控制因其结构简单,鲁棒性强的特点被广泛应用于调速系统,然而PI控制器参数整定存在依赖现场经验的缺陷,为此,可将PI控制与先进控制相结合应用于调速系统,在提高系统控制性能的同时克服参数整定的盲目性。因此开发一种开放的、并能进行先进控制策略研究的调速系统实验平台,具有重要理论意义和实用价值。本文首先分析了工业调速控制系统的特点,设计了实验平台的总体方案。根据工业调速系统设备分散的特点,系统采用网络化结构,即以上、下位机构成控制网络对系统的分散设备进行集中管理;根据系统不同控制需求,确定系统将实现上位机监控功能,下位机调速、通讯及先进控制功能。其次根据总体设计方案,确定了数字调速实验平台的硬件结构,即以工控机和触摸屏作为上位机,主从站PLC作为下位机,通过变频器和直流调速器分别对交、直流电机进行控制,由编码器检测转速信号,并以Profibus-DP总线实现系统通讯。然后根据系统的设计目标和要求,基于Step7对下位机的相关功能进行程序设计,实现了下位机对现场设备的实时控制;利用WinCC开发了调速系统的上位机监控软件,实现了可视化在线监控和任务管理等功能。最后针对叁相异步电机设计了模糊PI控制器和内模PI控制器,并由调速系统实验平台进行了验证,即将两种控制策略应用到控制系统中,通过上位机观察控制效果。实验结果表明,模糊PI控制器通过参数自适应调整提升了系统的快速性,其控制精度满足系统的技术要求;内模PI控制器将可调参数取合适数值,使系统获得良好的动态性能和稳态性能。
张印熙[2]2004年在《网络控制系统实验平台的开发》文中指出为了给研究和设计网络控制算法提供真实的实验环境，本文以双轴小高炮数字伺服系统为控制对象，设计了网络控制系统实验平台。论文的主要工作包括：设计了含数据采集与执行计算机系统、视频服务计算机系统、远端网络控制计算机系统的总钵结构；探讨了网络通讯、Windows 9x下的实时控制、网络视频实时传输以及叁维动画等相关技术；设计并实现了通过实际网络(校园网)控制实际对象的网络控制系统实验平台。该系统具有网络控制算法可嵌入调用、控制算法动静态性能直观显示、不同通讯协议性能比较、网络延时及数据包丢失／乱序对网络控制系统性能影响分析、远端视频监控等功能。文末给出了实验结果，证明了该实验平台达到了设计要求。
孔磊[3]2004年在《数字随动系统实验平台和基于Internet的远程工控实验平台的研究与开发》文中研究说明远程实验作为远程控制的一种应用，是计算机网络和多媒体技术相结合的新一代实验技术。利用远程实验，广大实验者可突破传统实验在实验资源(实验设备、场地和时间等)和实验方法(统一进度、集中式等)方面的限制，实现优秀实验资源和实验方法不受时间和空间等约束的共享，提高了实验质量。 嵌入式系统一般指以“应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统”。，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通讯，自动化，消费类电子产品等领域，数字技术正在全面取代模拟技术。未来的几年内，随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。 本文内容涉及现场控制器的分析、设计与开发，一种现场总线—CAN总线的设计与开发，系统监控软件、网络控制软件的开发以及在综合实验平台的应用。 ASP是一种实现动态页面的技术，该技术的出现和应用较好地解决了网页信息传递的实时性和交互性要求。通过SQL语言，作用于后台数据库，实现网络数据库功能。 同时，本文研究了不同的控制律，如PID，智能PID控制算法设计等。取得较好的效果。
齐永[4]2003年在《基于CAN总线的网络控制实验平台研究与开发》文中研究指明现场控制技术是工业控制技术方面的前沿技术。然而，当前市场上的工控设备大多山各个厂家使用自己的标准生产，不同厂家之间的设备通讯协议不兼容，导致使用者无法根据自己的需要选择设备，只能从同一个厂家订购。这样，构造一个廉价、合乎需要的控制系统非常不便，这导致了现场总线概念的提出。现场总线不仅易于扩展和集成，而且使各种设备不依赖于单一的供应商。 本文内容涉及现场控制器的分析、设计与开发，一种现场总线——CAN总线的设计与开发，系统监控软件、网络控制软件的开发以及在综合实验平台的应用。 同时，本文还研究了不同的控制律，如PID、模糊控制和自适应控制等控制算法，并将这些控制算法分别应用到实验平台上，系统实现了较好的控制效果。在实验中，学生通过设计、仿真控制律和实测控制结果可加深对控制理论知识的理解。同时，网上实验实现了一机多用和资源共享，可大大节约实验室建设的资金。
郭小华[5]2007年在《基于无线传感器网络的无线网络控制系统研究》文中指出利用无线通讯网络实现地域上分布的、可移动的现场传感器、控制器及执行器之间的信息相互交换，以达到被控对象的实时反馈控制，这样的一类被称为“无线网络控制系统”的新型控制系统近年来得到了广泛的关注。与传统的点对点控制系统或有线网络控制系统相比，基于控制技术、网络技术、射频通讯技术和计算机技术实现的无线网络控制系统具有可实现资源共享、高的诊断能力、高度移动性、减少系统布线、增加系统的柔性和鲁棒性、安装维护方便等诸多优点，在众多领域得到广泛应用，成为控制领域的研究热点之一。然而，无线网络中的随机延时、丢包、低通讯带宽、通讯约束等问题也使无线网络控制系统的分析和设计变得异常复杂。本文针对一类在无线传感器网络基础上实现的无线网络控制系统，结合现代控制理论和射频通讯理论，以实验手段对该类无线网络控制系统进行了研究，设计了一种基于IEEE 802.15.4／Zigbee通讯协议的、可用于无线网络控制系统和无线传感器网络研究的实验平台，着眼于提高闭环控制系统的稳定性、减少网络延时对闭环控制系统性能的影响，从控制和网络两个角度提出了新的延时补偿算法。
林涛[6]2007年在《基于精确时钟协议的网络运动控制系统的研究》文中提出运动控制要求系统实时性高、响应快速(要求毫秒甚至微秒级),而网络的不确定和结点间时钟的不同步等问题,使网络运动控制系统研究成为难点。这要求一方面在运动控制系统中更深层次地渗透通信与网络技术;另一方面是在通信网络的管理与控制中更多地采用各种控制理论和策略。满足网络运动控制高性能的前提是通信系统必须能够保证其数据传输的实时和同步。在以往的研究中,大都是采用专用的网络和接口组件,控制系统内的时钟同步以及数据的及时传递。本文以网络中同步机制研究为出发点,研究了网络运动控制系统的系统结构、系统数学建模、时钟同步机理以及网络延时控制策略。分析了网络技术及运动控制技术的发展趋势和网络运动控制系统的系统结构,在深入研究网络运动控制实时性需求的基础上,针对网络运动控制系统存在的一些问题,给出了基于精确时钟协议的网络运动控制系统的系统结构,并进一步建立了基于时钟同步的网络运动系统数学模型,分析了网络时钟协议的工作机理及控制方法。然后研究了精确时钟协议,进一步分析了不同时钟同步控制方法对系统模型的影响及其优缺点。深入研究了利用Java实现时钟同步,并在此基础上对网络传输延时进行系统分析,研究了网络延时的补偿控制方法。搭建了网络运动控制系统实验仿真平台,对所建立模型进行了仿真评测。提出了一种使用滑动窗口和时间戳相结合的网络传输延时补偿控制方法。通过在控制器和执行器分别设置可变滑动窗口,并利用数据报的时间戳信息进行分析处理,实现了对网络时钟同步、传输延时等问题的控制。最后搭建了基于嵌入式的网络运动控制系统实验平台,实现了基于ARM的嵌入式网络运动智能控制单元,并在网络机器人上进行了实验。
谭鑫平[7]2014年在《基于LabVIEW气动机械手位置控制实验台的开发研究》文中进行了进一步梳理气动机械手以结构简单、无污染、高性价比等优点在食品加工、微电子等生产领域得到了广泛的应用。但因气动系统固有的低刚度、强非线性、时变性和时滞性等缺点使其精确的定位控制难以达到理想的效果,从而使得其在工业等领域的应用受到了限制。本文通过分析系统的动静态特性,采用智能控制策略等对系统的定位控制进行了研究。本文首先介绍了课题的来源、背景和意义,接着综述了气动伺服的相关概念和分类、发展历程和研究现状以及LabVIEW开发平台的应用概况。对气动系统典型的非线性特性做了分析研究,推导出了气动系统各环节的数学方程,并在合理线性化各个方程后建立了系统的数学模型。利用LabVIEW和MATLAB搭建了联合仿真平台,在该平台上分析了系统模型的动静态特性,得到了气动系统相关的性能参数指标,为后续定性定量分析系统的特性和控制器的设计打下基础。其次,采用实验室从博世力士乐公司引进的叁轴直线气动机械手机械本体为基础,NI的PCI-7358运动控制卡为气动伺服控制器。在力士乐技术封锁导致相关关键元器件参数未知的情况下,通过实验确定了伺服阀和光栅传感器的工作原理和相关参数,根据原理自制了伺服阀的伺服放大器,并最终完成了气动位置控制系统硬件平台的搭建。在硬件平台完成之后,本文采用与NI硬件无缝连接的LabVIEW软件设计了气动位置控制的仿真和实验上位机平台。该平台根据LabVIEW和MATLAB各自优点采用混合编程的方式来实现,有界面直观易懂,集教学与实验功能一体等优点。针对本机械手具有重复性运动的性质,本文选择了算法简单但又能实现高精度完全跟踪的迭代学习算法,利用MATLAB编制了迭代学习控制器并对其控制性能进行了仿真,最后对比了PID算法的控制效果,仿真结果表明迭代学习算法运用于气动位置控制的控制性能更好。最后,本文在实验部分测试了伺服阀驱动器等硬件环节的输入输出线性度,测试表明各环节线性度都满足本实验台要求。同时,在搭建好的位置控制实验平台上测试了系统在PID调节下的阶跃等激励信号的响应情况,以及不同位置的定位精度,在PID控制下系统的最大误差为0.28mm。
赵勇[8]2006年在《基于ARM的网络控制系统仿真平台设计及控制算法研究》文中研究说明网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)是将传感器,执行器和控制器通过公用数据网络连接的分布式控制系统,是网络通信技术与传统控制技术相结合的产物,由于其价格低廉,易于维护而在近年来得到了广泛关注。然而,传感信息和控制信息通过网络传输不可避免地给信息带来随机,时变的不确定时延。由于这种网络时延的存在,使得控制系统的动态性能变差,稳定性降低,给网络控制系统的分析和设计带来了困难。基于IP协议的网络控制系统,尤其是基于Internet的网络控制系统极大地拓展了传统网络控制系统的空间,Internet网络的特点决定了这类网络控制系统具有与传统网络控制系统不同的特点,本文针对基于IP协议,尤其是Internet的网络控制系统开展了深入研究,取得了一些成果。同时针对目前网络控制系统研究重仿真,轻实践的缺点,设计了基于ARM的嵌入式网络控制系统实验平台,较好地解决了网络控制算法在真实网络上的验证问题。本文具体包括以下几个方面内容:1)介绍了课题研究背景和网络控制系统中存在的基本问题以及研究现状,针对基于Internet的网络控制系统中存在的问题及研究现状作了简单介绍,同时介绍了本文的主要内容。2)介绍了基于Internet的网络控制系统的基本概念,基于Internet的网络控制系统中时延特点。对现有的时延估计方法作一简单分析后,提出了基于小波变换和时间序列分析的时延估计算法,并在MATLAB环境下建立仿真模型验证了这一方法的有效性。3)在基于小波的时延估计基础上,利用传统的Smith预估方法实现了基于Internet的网络控制系统预估控制,并在MATLAB环境下建立仿真模型验证了上述时延估计方法在网络控制系统中的有效性。4)针对目前网络控制理论缺乏验证平台的问题,研究了嵌入式网络控制系统中整个实验平台的设计方法及其软硬件实现。根据课题需要,先后采用软件模拟和实物仿真的方式实现了网络控制系统实验平台。5)介绍了基于ARM的网络控制系统实验平台的软件实现方法,从uClinux操作系统移植到被控对象软硬件实现,控制器软件设计逐一作了详细介绍。6)对本文所做工作进行总结,并提出针对基于Internet的网络控制系统中有待进一步研究的问题。
李德成[9]2017年在《基于TCN网络的列车牵引制动实验台设计》文中研究指明中国高速铁路的发展已经从对国外技术的消化吸收成功向独立自主的研发进行升级转变。高速列车也越来越趋向于智能化、信息化和集成化。列车网络通信系统和牵引制动系统是研究列车控制和运行的两个关键部分。本文旨在通过对以上两个关键部分的研究,设计一种基于TCN的列车牵引制动实验台,以满足对牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU控制策略的研究。本文首先研究了列车牵引和制动技术,分析了TCN技术的特点,提出了基于TCN的列车牵引制动实验台的总体设计方案。该实验平台包含了网络控制模拟运行子系统、牵引模拟运行子系统和制动模拟运行子系统叁大部分。对实验台的网络控制进行了重点的设计与研究,实验台采用绞线式列车总线WTB作为列车级总线,采用多功能车辆总线MVB作为车辆级总线,可以满足数据通讯的实时性和控制的准确性。为了满足日后对TCU和BCU控制策略开发的目的要求,实验平台设计了司机室激活、前进方向、级位选择等控制逻辑。并依照方案设计了MVB/RS485通讯协议转换的网关,为实现TCU的通信提供了网络接口。对牵引模拟运行子系统设计了电气互馈的陪试系统和被试系统,制动模拟运行子系统可以模拟空电联合制动。实验平台设计了人机交互界面HMI,可以对平台设备的状态实时监测,满足了演示性的要求。为了对实验平台的网络通讯功能测试,设计了基于网络分析仪的测试方法,可以对通信数据进行采集和分析,同时采用了基于数据采集卡的方法,对牵引及制动部分进行功能测试。本文最后对实验平台进行了整体测试,测试结果表明实验平台实现了设计的目的和功能要求。可以满足对牵引及制动控制的实时性和准确性,同时具有较好的演示功能,可以为TCU和BCU控制策略的开发提供平台基础。
武哲[10]2017年在《双电机适时双轴驱动电动车整车控制系统的设计与研究》文中提出由于能源危机的加剧和环境污染的日益恶劣,汽车行业向节能、环保方向发展的需求迫在眉睫。纯电动车以其零排放、高效率等优势,已成为汽车行业未来发展的方向。其中,双电机构型纯电动车因具有良好的动力性和经济性,而成为纯电动车研究的新热点。纯电动车整车控制系统是整车控制的关键和核心,本文针对双电机适时双轴驱动电动车整车控制系统的CAN通信网络和整车控制器进行设计和研究。(1)为提高双电机适时双轴驱动电动车通信网络的带宽利用率和实时性,针对CAN网络中随机性消息和周期性消息并存的特点,提出了一种TTCAN混合调度矩阵的构建策略。(2)以双电机适时双轴驱动电动车动力控制系统的通信网络为研究对象,设计了动力控制系统的CAN通信网络,并根据网络内消息的周期性和重要程度,以总线利用率波动最小为目标对通信网络内消息的调度策略进行了优化。(3)按照双电机适时双轴驱动电动车动力控制系统通信网络的特性和TTCAN混合调度矩阵的原理在CANoe软件中建立了通信系统的仿真模型,仿真验证了混合调度策略在实时性方面的优越性。通过在CAN网络硬件测试平台上的验证,结果表明,所设计TTCAN网络与普通CAN网络相比,对网络的带宽利用率和随机性消息的实时性都有显着的提高。(4)从被控对象的原理及特性出发,在Simulink环境下建立了电机、电池和传动系统等关键部件的仿真模型。在模型的基础上,根据双电机适时驱动电动车的功能需求和结构特性提出了整车高低压上电策略、跛行策略和电机分配策略。(5)以整车控制器的功能逻辑的正确性为测试目标,将整合控制器的功能逻辑细分为有限个状态和状态之间的转换条件。根据所需测试的内容,设计了叁个层级的测试矩阵,并给出了详细的测试脚本编写方法。结合控制器硬件在环平台,设计了基于Veristand结合模型的功能测试方案和基于TestStand的控制器自动化测试方案。(6)按照所设计整车控制策略的测试需求,给出了整车控制策略详细的测试步骤。测试结果表明整车控制器能够满足控制策略的需求和实现设计功能,达到了对整车控制的目的。
参考文献：
[1]. 调速系统先进控制试验平台的开发[D]. 王鸿飞. 太原科技大学. 2015
[2]. 网络控制系统实验平台的开发[D]. 张印熙. 南京理工大学. 2004
[3]. 数字随动系统实验平台和基于Internet的远程工控实验平台的研究与开发[D]. 孔磊. 南京航空航天大学. 2004
[4]. 基于CAN总线的网络控制实验平台研究与开发[D]. 齐永. 南京航空航天大学. 2003
[5]. 基于无线传感器网络的无线网络控制系统研究[D]. 郭小华. 浙江大学. 2007
[6]. 基于精确时钟协议的网络运动控制系统的研究[D]. 林涛. 河北工业大学. 2007
[7]. 基于LabVIEW气动机械手位置控制实验台的开发研究[D]. 谭鑫平. 昆明理工大学. 2014
[8]. 基于ARM的网络控制系统仿真平台设计及控制算法研究[D]. 赵勇. 江南大学. 2006
[9]. 基于TCN网络的列车牵引制动实验台设计[D]. 李德成. 大连交通大学. 2017
[10]. 双电机适时双轴驱动电动车整车控制系统的设计与研究[D]. 武哲. 山东理工大学. 2017