三容水箱计算机控制实验系统设计与控制算法研究

发布时间：2018-04-30 06:25

  本文选题：三容水箱计算机控制系统 + Matlab仿真　； 参考：《杭州电子科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：三容水箱是一种典型控制对象,许多现场控制类型可以抽象成三容水箱数学模型,可作为自动化控制领域研究对象。三容水箱是一种柔性结构系统,通过水箱管路的组合形成各阶控制对象类型并且对各种控制算法进行设计、仿真和验证。目前三容水箱存在实验类型单一、软件接口封闭、体积笨重、造价昂贵等缺点,严重影响三容水箱的广泛推广。对现有的三容水箱优缺点进行分析比较后,重新设计了三容水箱,具有高度抽象、结构紧凑和可编程等特点。分析了系统的硬件平台结构、下位机采集电路、上位机控制软件和Web实验管理系统的设计原理。使用相关测量参数对水箱进行机理建模和实验建模,对控制算法的设计和控制参数调整具有指导意义。使用Matlab对数学模型进行仿真分析,对普通PID控制算法和模糊控制算法进行研究并在Matlab环境下设计控制器对三容水箱仿真分析,在理论上验证了模糊控制算法的可行性。对实验进行需求分析。使用C#语言设计开发了上位机控制软件,采用SQL Server数据库存储,主界面Flash动画呈现水箱实时运状态。系统运行状态稳定可靠,人机交互友好,满足设计要求。最后使用上位机软件对控制算法进行实验测试。通过对实验结果进行对比分析,验证了模糊控制算法的有效性。
[Abstract]:Three-tank is a typical control object. Many field control types can be abstracted into a mathematical model of three-tank, and can be used as the research object in the field of automation control. Three-tank is a kind of flexible structure system. Through the combination of water tank pipeline, the control object types of each order are formed, and various control algorithms are designed, simulated and verified. At present, there are some disadvantages such as single experimental type, closed software interface, bulky volume, high cost and so on, which seriously affect the wide spread of three-tank water tank. After analyzing and comparing the advantages and disadvantages of the existing three-tank, the three-tank is redesigned, which has the characteristics of high abstraction, compact structure and programmable. The structure of the hardware platform, the acquisition circuit of the lower computer, the control software of the upper computer and the design principle of the Web experimental management system are analyzed. The mechanism modeling and experimental modeling of the water tank by using the relevant measurement parameters are of guiding significance for the design of control algorithm and the adjustment of control parameters. The mathematical model is simulated and analyzed by Matlab, the common PID control algorithm and fuzzy control algorithm are studied, and the simulation analysis of the three-tank tank is designed by using the controller under the Matlab environment. The feasibility of the fuzzy control algorithm is verified theoretically. The requirements of the experiment are analyzed. The control software of upper computer is designed and developed with C # language. SQL Server database is used to store the software. The main interface Flash animation presents the real-time operation state of water tank. The running state of the system is stable and reliable, the man-machine interaction is friendly, and the design requirements are satisfied. Finally, the computer software is used to test the control algorithm. The effectiveness of the fuzzy control algorithm is verified by comparing and analyzing the experimental results.
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273

【参考文献】

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本文编号：1823439