自动化学科控制系统仿真实验工具的研究与开发

发布时间：2017-05-13 10:10

  本文关键词：自动化学科控制系统仿真实验工具的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机技术的发展,利用仿真工具进行辅助设计,已成了各种复杂系统研制工作必不可少的一种手段。自动化学科发展到现在,涌现出大量的控制方法。现有控制算法和控制问题特征缺乏系统性总结,同时用于仿真建模的控制算法设计复杂,不利于快速搭建复杂系统模型,因此集合各类控制算法,对其进行梳理总结,通过建立控制问题与控制方法特征之间的映射关系,构建控制系统特征映射的控制方法集成体系,并在该集成体系基础上设计并实现一款自动化学科控制系统仿真工具,具有重要的理论和实践意义。本文依托国家创新方法工作专项“自动化学科先进控制方法与工具研究”子课题“仿真实验工具的软件架构设计与软件开发”,将创新方法思想运用到自动化领域中,结合领域专家对控制问题以及控制方法的梳理和总结,实现控制系统仿真建模中控制对象及控制方法的模块化设计和仿真建模过程的可视化,设计并开发了一款图形化控制系统设计与仿真工具。本文的主要研究工作如下:1.通过分析现有的一些仿真工具的优势和不足,基于控制方法集成体系,从自动化学科仿真实验工具的具体功能要求出发,构建仿真实验工具的分层体系结构,解决开发中的技术难题。2.基于模块化体系结构,构建仿真工具框架,采用MATLAB和C#混合编程技术,开发基于控制方法集成体系的图形化仿真实验工具,明确各部分功能,并分别设计了实验方案管理模块,模块库管理模块,建模过程管理模块,仿真结果管理模块,以及仿真辅助工具。3.对工具进行功能测试,并通过实验验证仿真实验工具设计的合理性和可靠性.
【关键词】：控制方法集成体系 建模 仿真工具 图形化 混合编程
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 控制系统仿真工具发展现状10-12
• 1.3 课题研究意义及技术路线12-14
• 1.3.1 研究意义12-13
• 1.3.2 技术路线13-14
• 1.4 论文组织结构14-16
• 2 控制方法集成体系16-20
• 2.1 控制问题归纳16
• 2.2 控制方法凝练16-17
• 2.3 特征-方法映射17
• 2.4 构建控制方法集成体系17-20
• 2.4.1 精确建模18
• 2.4.2 先进控制18
• 2.4.3 基于集成体系的问题解决流程18-20
• 3 系统架构设计与框架实现20-32
• 3.1 需求分析20
• 3.2 控制系统仿真实验工具架构设计20-21
• 3.3 整体框架实现21-26
• 3.3.1 MATLAB交互层23-24
• 3.3.2 SIMULINK抽象模型层24-26
• 3.3.3 模型转化层26
• 3.4 MATLAB与.NET之间的通讯问题26-27
• 3.5 模型转换器的设计与实现27-30
• 3.6 仿真结果的展示与保存30-32
• 4 功能设计与实现32-48
• 4.1 控制系统仿真实验工具功能设计32-33
• 4.2 模块库管理模块33-35
• 4.3 建模过程管理模块35-40
• 4.3.1 连接，运行和清空36-37
• 4.3.2 属性设置37-38
• 4.3.3 仿真参数设置38
• 4.3.4 子系统查看38-39
• 4.3.5 用户自定义库39
• 4.3.6 创建和分解子系统39-40
• 4.4 实验方案管理模块40-41
• 4.5 仿真结果管理模块41-44
• 4.6 仿真辅助工具44-46
• 4.6.1 模糊控制工具44-45
• 4.6.2 仿真命令操作45-46
• 4.6.3 帮助文档46
• 4.7 应用实例46-48
• 5 软件测试48-55
• 5.1 测试环境48
• 5.2 覆盖分析48-49
• 5.3 测试用例49-52
• 5.4 测试结论52-55
• 6 总结与展望55-56
• 参考文献56-59
• 作者简历59-60
• 学位论文数据集60

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