干扰环境下油品粘度仪器的稳定测量与快速控制
发布时间：2021-01-19 18:37
基于物联网产业的蓬勃发展,各种智能设备逐渐进入人们的视野,智能仪器的发展较其他智能设备发展的速度稍晚,但是仪器对于一个国家的工业发展却是非常重要,近几年,智能仪器也逐渐成为了当下研究的重点问题。本项目立足于此,根据传统油品粘度测量仪器是一个单一化,机械化,人力化的传统仪器,提出基于物联网与智能仪器对传统油品粘度测量仪器进行智能化,自动化的改造升级。本文重在研究油品粘度测量仪器在不稳定环境下快速稳定的精确控温算法与处理复杂条件下传感器采集到的带有噪声的数据。对于温度的快速与精确控制我们根据传统PID技术设计了三个方案分别是参数可变的随参PID控制,Smith预估的PID-Smith温控以及模糊PID控制。经过理论分析与实际的验证,我们综合抗干扰性能与收敛速度以及控温精度,得出模糊PID控制性能最好。另一方面,针对减小采样过程中的信号噪声与减小抖动平滑数据等问题,我们提出使用卡尔曼滤波器,通过对实验数据的MATLAB仿真与实际测量结果,我们发现使用卡尔曼滤波器可以有效的减小误差以及平滑数据和减小抖动,其效果要好于平时工业中普遍使用的算术平均滤波法与一阶滞后滤波算法。针对在测量过程中如果出现...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PT100温度阻值曲线
图 3-6 初次调试结果截图测试控温速度，控温精度与抗干扰能力等性能指标，我们利用 1.3 节黏度测量仪器为实验平台，其中控温算法采用随参 PID 控温算法，测，-10℃，-25℃这三组常用油品黏度测试实验温度。其中酒精和二级定成 10℃（实际使用时默认的温差设定），对仪器的控制与结果监测的配套控制监测软件。因为主要测试控温性能，所以油品黏度对实验虑成本因素没有使用价格高昂的测试标准机油，而是直接使用普通发多次实验后发现如果采用同样的控温算法，只要目标温度相同，温度和电机运行前后的波动都是类似的，因为控温过程是阶段性过程，系度控制，不会出现偶然性的偏差，任何一次的控温测试都可以很好的法的真实性能，所以避免赘述，我们选择其中的一组实验结果就可以控温算法的性能。
图 3-7 电机旋转后温度曲线图图 3-8 调整参数后温度曲线图另外，PID 参数会由于系统的采样间隔的不同发生一定的变化，上位机软件可以手动选择 ARM 板采样间隔 500ms 或者 200ms，当采样间隔发生变化时，参数需要进行一定的调整，因为，温度发送到计算机进行控温算法的处理不是绝对意义上的零时延，它会根据采样间隔的不同延时 500ms 或者 200ms，根据 PID 控温的算法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳健回归算法的无人机数据预处理技术研究[J]. 王玉伟,高永. 舰船电子工程. 2018(11)
[2]智能化技术在工业仪器仪表中的应用[J]. 江雪. 经贸实践. 2018(09)
[3]国家三项物联网仪表标准宣贯会在虹润顺利召开[J]. 化工自动化及仪表. 2018(05)
[4]基于Huber的鲁棒广义高阶容积卡尔曼滤波算法[J]. 秦康,董新民,陈勇,刘棕成,李洪波. 控制与决策. 2018(01)
[5]简单有效的PID温控算法[J]. 胡传志,沈建华,彭晓晶. 实验室研究与探索. 2017(10)
[6]基于稳健回归的油浸式变压器表面温度预测[J]. 张伯伦,曾进辉. 电气开关. 2017(03)
[7]吴健鸿详解德州仪器工业物联网布局[J]. AET Tiger. 电子技术应用. 2016(01)
[8]精细化逐时滚动温度预报方法及检验[J]. 罗聪,曾沁,高亭亭,陈炳洪. 热带气象学报. 2012(04)
[9]物联网与智能电网中的计量测试技术——2010年中国战略性新兴产业与仪器仪表发展论坛上的讲话[J]. 王雪. 中国仪器仪表. 2010(12)
[10]模糊-智能PID控制在多功能路面清雪车中的应用[J]. 荆宝德,王允,赵刚,陈英. 工程机械. 2008(03)
硕士论文
[1]基于卡尔曼滤波器方法的燃气轮机气路故障诊断研究[D]. 张逸轩.哈尔滨理工大学 2018
[2]基于Smith-模糊PID的温度跟踪控制[D]. 李阳.华中科技大学 2017
[3]液晶玻璃窑炉温度前馈模糊PID控制方法研究[D]. 许雪燕.郑州大学 2017
[4]工业焊缝形貌的线激光三维识别检测算法的研究[D]. 范力予.中北大学 2016
[5]基于粒函数的模糊控制算法的研究[D]. 柯德营.上海师范大学 2016
[6]基于DKF算法的微电网群短期功率预测的研究[D]. 昌凯.上海电机学院 2016
[7]基于物联网的危险品车辆监控系统研究[D]. 金文柱.西北师范大学 2014
[8]列车运行图的稳定性分析[D]. 汤永.北京交通大学 2013
[9]不稳定对象的控制方法研究及在倒立摆中的应用[D]. 王琳.陕西科技大学 2013
[10]统计数据质量评估方法研究及应用[D]. 王博.华北电力大学 2013
本文编号：2987510
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PT100温度阻值曲线
图 3-6 初次调试结果截图测试控温速度，控温精度与抗干扰能力等性能指标，我们利用 1.3 节黏度测量仪器为实验平台，其中控温算法采用随参 PID 控温算法，测，-10℃，-25℃这三组常用油品黏度测试实验温度。其中酒精和二级定成 10℃（实际使用时默认的温差设定），对仪器的控制与结果监测的配套控制监测软件。因为主要测试控温性能，所以油品黏度对实验虑成本因素没有使用价格高昂的测试标准机油，而是直接使用普通发多次实验后发现如果采用同样的控温算法，只要目标温度相同，温度和电机运行前后的波动都是类似的，因为控温过程是阶段性过程，系度控制，不会出现偶然性的偏差，任何一次的控温测试都可以很好的法的真实性能，所以避免赘述，我们选择其中的一组实验结果就可以控温算法的性能。
图 3-7 电机旋转后温度曲线图图 3-8 调整参数后温度曲线图另外，PID 参数会由于系统的采样间隔的不同发生一定的变化，上位机软件可以手动选择 ARM 板采样间隔 500ms 或者 200ms，当采样间隔发生变化时，参数需要进行一定的调整，因为，温度发送到计算机进行控温算法的处理不是绝对意义上的零时延，它会根据采样间隔的不同延时 500ms 或者 200ms，根据 PID 控温的算法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于稳健回归算法的无人机数据预处理技术研究[J]. 王玉伟,高永. 舰船电子工程. 2018(11)
[2]智能化技术在工业仪器仪表中的应用[J]. 江雪. 经贸实践. 2018(09)
[3]国家三项物联网仪表标准宣贯会在虹润顺利召开[J]. 化工自动化及仪表. 2018(05)
[4]基于Huber的鲁棒广义高阶容积卡尔曼滤波算法[J]. 秦康,董新民,陈勇,刘棕成,李洪波. 控制与决策. 2018(01)
[5]简单有效的PID温控算法[J]. 胡传志,沈建华,彭晓晶. 实验室研究与探索. 2017(10)
[6]基于稳健回归的油浸式变压器表面温度预测[J]. 张伯伦,曾进辉. 电气开关. 2017(03)
[7]吴健鸿详解德州仪器工业物联网布局[J]. AET Tiger. 电子技术应用. 2016(01)
[8]精细化逐时滚动温度预报方法及检验[J]. 罗聪,曾沁,高亭亭,陈炳洪. 热带气象学报. 2012(04)
[9]物联网与智能电网中的计量测试技术——2010年中国战略性新兴产业与仪器仪表发展论坛上的讲话[J]. 王雪. 中国仪器仪表. 2010(12)
[10]模糊-智能PID控制在多功能路面清雪车中的应用[J]. 荆宝德,王允,赵刚,陈英. 工程机械. 2008(03)
硕士论文
[1]基于卡尔曼滤波器方法的燃气轮机气路故障诊断研究[D]. 张逸轩.哈尔滨理工大学 2018
[2]基于Smith-模糊PID的温度跟踪控制[D]. 李阳.华中科技大学 2017
[3]液晶玻璃窑炉温度前馈模糊PID控制方法研究[D]. 许雪燕.郑州大学 2017
[4]工业焊缝形貌的线激光三维识别检测算法的研究[D]. 范力予.中北大学 2016
[5]基于粒函数的模糊控制算法的研究[D]. 柯德营.上海师范大学 2016
[6]基于DKF算法的微电网群短期功率预测的研究[D]. 昌凯.上海电机学院 2016
[7]基于物联网的危险品车辆监控系统研究[D]. 金文柱.西北师范大学 2014
[8]列车运行图的稳定性分析[D]. 汤永.北京交通大学 2013
[9]不稳定对象的控制方法研究及在倒立摆中的应用[D]. 王琳.陕西科技大学 2013
[10]统计数据质量评估方法研究及应用[D]. 王博.华北电力大学 2013
本文编号：2987510
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