多参量动态环境舱控制系统的设计与实现

发布时间：2017-11-02 07:29

  本文关键词：多参量动态环境舱控制系统的设计与实现

  更多相关文章： 环境舱温湿度控制 温湿度数学建模 前馈补偿 GA-PID

【摘要】：环境舱是为甲醛、VOC等有害气体的检验提供一个稳定的测试环境,环境舱中的温度和湿度是影响测量结果的两个重要因素,所以,按照国家检测的统一标准,必须将环境舱温湿度控制在一定的范围内,以便更准确的测量出甲醛等有害气体的含量。本文主要对于某产品质量监督检验研究院多参量环境舱进行了温湿度控制系统的研究,建立了环境舱的模型,提出了一种智能控制策略。首先对环境舱温湿度控制的国内外研究现状,进行了分析,采用阶跃响应方法,对环境舱温湿度进了建模,根据所测得的实际数据,用两点法建立了环境舱的数学模型。其次,由于环境舱内的温度和湿度具有耦合性,为了更好的实现对温湿度控制,本文设计一个补偿环节来解除温度和湿度之间的耦合,根据所建的环境舱内温湿度的数学模型,以及温度和湿度之问的耦合关系,在环境舱的温湿度控制系统中加入前馈补偿环节,解除环境舱中温度和湿度的耦合,通过MATLAB仿真来模拟环境舱的温湿度解耦控制,结果表明,对于定常条件下,前馈补偿解耦比无补偿环节的控制效果更好。再次,由于环境舱在不同的测样品、不同测试条件也表现具有非线特性,前馈补偿解耦只适合测试样品单一,同时传统的PID控制虽然方便简单,也不能在变测试条件下取得很好效果,本文采用遗传算法与PID相结合的控制方式,对环境舱的温度和湿度进行控制,同时考虑环境舱实际工程应用特点,忽略湿度变化对温度影响,只采用温度对湿度补偿的控制模式,很好地解决了环境舱的温湿度摔制问题。通过仿真结果表明,采用GA-PID控制比传统PID控制在不同测试条件下,无论是控制精度和稳定性上都取得很好控制效果,进而表明采用GA-PID控制策略的环境舱,检测样品的精度,具有更好的适应性。
【关键词】：环境舱温湿度控制 温湿度数学建模 前馈补偿 GA-PID
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 环境舱控制技术国内外相关技术现状10-12
• 1.3 本文研究内容及各章节安排12-13
• 1.3.1 主要研究工作12
• 1.3.2 章节安排12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 PID控制和遗传算法14-30
• 2.1 传统的PID控制14-17
• 2.1.1 PID控制理论14-16
• 2.1.2 增量式PID控制算法16-17
• 2.2 遗传算法的理论基础17-29
• 2.2.1 编码方法18-24
• 2.2.2 初始群体假设24-25
• 2.2.3 种群的数目25
• 2.2.4 适应度评估函数25
• 2.2.5 遗传算法的选择25-26
• 2.2.6 遗传算法的交叉26-27
• 2.2.7 遗传算法的变异27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 环境测试舱的建模30-38
• 3.1 引言30-31
• 3.2 环境舱的温湿度建模31-37
• 3.2.1 环境舱内的温度建模32-34
• 3.2.2 环境舱内的湿度建模34-36
• 3.2.3 环境舱内的温度对湿度的耦合36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 环境舱的解耦控制器设计38-43
• 4.1 引言38
• 4.2 环境舱内温度与湿度的耦合38-39
• 4.3 环境舱温湿度解耦控制器设计39-40
• 4.4 温湿度解耦仿真40-42
• 4.5 本章小结42-43
• 第5章 基于GA-PID环境舱的温湿度控制的设计43-54
• 5.1 引言43
• 5.2 控制器设计43-48
• 5.2.1 总体结构设计43-44
• 5.2.2 遗传算法的复制44-45
• 5.2.3 遗传算法的交叉45
• 5.2.4 遗传算法的变异45-46
• 5.2.5 遗传算法优化过程46-48
• 5.3 环境舱的温度仿真实验48-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第6章 结论54-55
• 参考文献55-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

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本文编号：1130590