实验温室温度系统混杂控制器设计与分析

温室环境调控系统是一类具有离散设备控制和连续环境因子输入输出的混杂系统.传统温室控制算法大都没有考虑温室的混杂特性,采用系统建模与古典或现代控制算法控制温室环境系统,缺乏对中国温室实际情况设计控制器和分析系统的混杂特性.为此基于混杂自动机理论,结合实验温室的降温设备,设计了夏季温度混杂控制器,并分析其执行的非阻塞性和确定性.春季和夏季实验表明,该控制器能根据设定值合理及时地切换控制设备状态.此外,建立了夏季和冬季两种典型模式的控制器框架,通过分析2013年夏季至2014年夏季温室内日最低温度,得到切换两种模式的参考时间设定值,为实现温室周年连续控制提供设定参数,对实际生产控制具有指导意义.     

基于PLC的温室温度PID控制系统设计

温度调控是温室内小气候环境调控的中心。本文针对作物的"温周期"现象,使用可编程控制器(PLC)的PID指令,并结合人机界面进行温室温度的控制系统的软硬件设计。     

温室大棚温湿度检测系统的模糊控制器设计

在温室大棚温湿度控制系统中,温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统,实际设计时很难对其建立精确的模型,其中,温度和湿度变化是重要的环境因子,对作物的生长起着关键性的作用.为此,采用模糊解耦算法,通过建立模糊控制器的设计,可使系统的温湿度控制精度大大提高,系统环境达到作物生长的需求.     

数据融合及模糊控制在温室大棚的应用研究

针对当前温室大棚控制系统的不足,研究数据融合及模糊控制方法在温室大棚中的应用。利用狄克逊准则(Dixon Criterion)将传感器采集的温度、湿度、光照度3个环境因子数据进行较大误差处理,并采用改进型自适应加权融合算法进行数据融合;使用MATLAB软件的模糊逻辑工具箱设计模糊控制器,以融合后的3个环境因子偏差值作为模糊控制器的输入,以加热器、通风机及补光灯等多个环境控制器信号作为输出,建立多输入、多输出的模糊控制系统。试验结果表明:该方法能使环境因子快速达到环境设置值,稳定状态时数据波动范围较小。该方法能有效改善作物的生长条件,满足温室的控制要求。     

基于T-S模型的智能温室控制系统的设计与实践

针对我国温室控制系统自动化程度低的问题，在对模糊控制算法研究的基础上，设计了一种基于T-S模型的智能温室控制系统，并通过三菱可编程控制器搭建了温度调节偏差小、稳定性高的小型智能温室模型.经过实验测试，可以满足自动调节环境因子参数来适应农作物生长的需求，提高农作物的质量与产量.     

基于鲁棒自适应预估器的电阻炉温切换控制

针对炉温设定值改变等原因引起的对象模型参数变化问题,提出了BangBang--积分切换控制器和鲁棒自适应Smith预估器.根据炉温静特性设计的切换控制器,有效减小了系统的超调和调节时间,同时降低了控制性能对设定温度变化的敏感性.自适应预估器中鲁棒项的引入,提高了预估器自适应律对纯迟延参数精度的鲁棒性.仿真结果表明,在纯迟延时间失配的情况下,鲁棒自适应Smith预估器能够保证预估误差收敛于零;在设定值大幅变化的情况下,切换控制系统的性能比PID(Proportion Integration Differ-entiation)控制更稳定.     

基于动态优化的多模型广义预测控制器设计

针对工业控制过程中广泛存在系统参数突变的问题,将多模型切换的广义预测控制器引至动态优化策略下的分层式控制系统中,设计了基于动态优化的多模型广义预测控制器.该模型预测控制结构以获取最大经济效益为目标,上层结构对经济目标函数进行动态优化,得到使经济利益最大的关键变量设定值;下层结构中MPC层采用多模型广义预测控制器代替传统单模型广义预测控制器追踪上层得到的设定值,即采用多个固定模型和自适应模型并行辨识系统的动态特性,提高系统暂态性能和模型参数跳变时系统的调节能力;底层为PID控制器用于抑制过程中的扰动.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

基于AVR单片机的PID算法控制系统设计

设计了一种基于Atmegal6单片机的温度控制系统.该系统采用单片机作为控制器,温度传感器DS18B20自动完成对温度信号的采集,同时将采集的信号送入单片机经处理实时显示温度值,根据系统的设定值完成相应的PID控制,论述了其程序实现方法.     

日光温室环境参数控制系统的设计研究

环境参数是作物速生、高产的必要条件，是日光温室研究和建设的重点内容。在分析国内外现状和水平的基础上，设计研究了适合我国温室条件、并采用模糊控制的环境参数的自动控制系统。介绍了这种可调节温室温度、湿度、土壤水分、光照等参数的控制系统的设计。该系统不仅能自动测量温室环境的参数，而且能根据测量值对温室环境参数进行自动控制，这对实现日光温室环境控制的自动化有一定的推动作用。     

温室大棚环境控制系统研究

温室大棚种植因其能实现环境条件精准控制而成为智慧农业中增产节水的主要技术措施之一.温室大棚环境控制系统以计算大棚蔬菜需水量模型为依据,通过采集温室大棚的土壤温度、空气温湿度、气压、风速、土壤湿度等环境参数,准确计算出各个不同时间段大棚蔬菜的需水量.控制系统根据分层设计理念,采用CC2530处理器,结合ZigBee协议和局域网组网技术设计而成.控制逻辑的设计和实现使得系统能够动态调节温室大棚环境,进而实现大棚作物的最佳生长条件,提高产品的产量和质量.     

位置扰动型电液力加载系统反步控制

针对位置扰动型电液力加载系统中产生的多余力,提出一种反步控制策略。首先构建力加载系统的微分方程;然后,为了使控制器简便易行,选择合适的Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性条件和反步控制思想反演设计出一次反步控制器。采用一组典型的电液力加载系统参数,通过MATLAB/Simulink仿真软件对反步控制器与传统PID控制器进行仿真比较,结果表明:反步控制器能控制主阀芯反向运动并将力加载系统油腔的多余流量排出,且参数调节简便;增大反步系数k值,系统响应会变快,跟踪误差减小,但超调量会增加;相较于PID控制力加载系统,加入反步控制器的系统响应更快,且经过初始阶段后能一直保持更好的跟踪性能。     

链篦机-回转窑温度场过程控制系统设计

链篦机-回转窑温度场控制系统具有大滞后、非线性、多变量、强耦合的特点,很难建立控制过程数学模型,常规PID控制器难以实现有效控制。本文深入研究了球团生产工艺机理,并对某球团二厂进行现场调研,采用了模糊控制和解耦控制的理论,设计了模糊控制器和解耦控制器,对链篦机-回转窑温度场控制系统进行了详细设计,并借助于MATLAB对模糊解耦控制器进行了仿真,仿真结果证实了模糊解耦控制器合理性,为操作工提供了操作指导,也为将来实现球团自动控制打下基础。     

基于Hamilton理论的无人车路径跟踪控制

针对当前车辆路径跟踪控制存在精度低、可靠性差的问题,基于Hamilton理论提出一种四轮驱动四轮转向无人车路径跟踪分层控制方法.通过集成车辆动力学模型和路径跟踪模型,建立了路径跟踪误差模型,结合系统控制目标,提出采用Hamilton理论设计车辆上层控制器,用于实现路径跟踪误差模型的镇定,从而提高车辆路径跟踪的精度与鲁棒性.同时,在下层控制器中,设计4个车轮纵向轮胎力分配算法,通过轮胎力的动态分配满足车辆上层控制需求.利用CarSim和Simulink搭建车辆路径跟踪联合仿真模型并进行仿真实验,仿真结果表明,提出的无人车路径跟踪分层控制策略能够通过前后轮转角以及4个轮胎力的实时控制与分配,抑制路径跟踪过程中的横向误差和航向误差,提高路径跟踪精度并确保控制系统的可靠性.      

倾转旋翼机切换鲁棒控制器初始化研究

为提升跟踪控制下的线性切换系统瞬态性能,采用控制器初始化方法,通过闭环切换系统输出性能指标的最小化,获得切换控制器最优初始化映射,给出了简化最优初始映射的求解方法. 采用多Lyapunov函数的方法,证明了闭环切换系统的输入状态有界性,给出了初始化切换系统渐近稳定条件. 依据倾转旋翼机纵向运动模型以及所选取的被控对象平衡状态点,采用鲁棒控制器设计方法设计了相应控制器,并对跟踪控制下的切换控制器初始化控制效果进行了仿真验证.      

基于遗传算法的自适应分级模糊控制系统

针对多输入多输出的非线性系统,设计了一个基于遗传算法的自适应分级模糊控制器一用分级控制实现了多输入多输出系统的降维,用遗传算法对各级模糊控制器的参数进行在线优化,实现了控制器参数的自调整、在Matlab环境下实现了该系统的编程,并以风力太阳能混合发电的能量管理系统为例,与常规分级模糊控制器进行了仿真比较,仿真结果表明,采用遗传算法进行参数寻优具有更好的稳定性,对多输入多输出非线性系统具有很好的控制效果     

智能自校正多模态轨迹跟踪控制

对于类似于机械手的运动轨迹跟踪和定位控制,为了获得良好的跟踪性能和定位精度,针对复杂多变的被控对象,运用智能控制理论,引入对象过程特征和行为特征的概念,以对象的过程特征状态和行为特征状态为条件元素,构造了1个分层递阶高阶产生式跟踪控制系统结构.系统在运行过程中通过对对象的过程特征和行为特征辨识,实现控制器参数的自动调节和多模态控制.为了具体实现该系统结构的应用,建立用于过程特征辨识、参数校正和控制决策的特征模型,以及从过程特征状态集、行为特征状态集到参数校正模态集和控制决策模态集的映射关系.针对机械手的运动特性进行了仿真研究,仿真结果表明,该系统结构具有较强的鲁棒性,是一种行之有效的方法.     

铝箔厚度控制系统及厚度优化策略

根据铝箔轧制的特点和轧机仪表配置,设计了适用于铝箔轧制的厚度控制系统.给出了各厚度控制方式的控制原理,采用Smith预估和积分变增益的方法减小纯滞后对控制系统的影响,并实现了对其他控制环节的解耦补偿.针对张力调节量振荡影响轧制过程稳定性的问题给出了张力自适应控制策略,提出了轧制速度AGC的变加速度控制方案.为了避免单个厚度控制器工作时的溢出现象,采用主控制器和优化控制器的联合控制实现了厚度控制中的优化控制.提出了速度最佳化和目标厚度自适应控制策略,为企业获得最大的产量和效益.现场应用表明,该系统取得了良好的控制效果.     

倒立摆系统的模糊控制方法

阐述了基于二级倒立摆的两种模糊控制方法，即模糊逻辑控制方法和分层模糊控制方法．模糊逻辑控制方法是将二级倒立摆系统的6个状态变量加权变化为两个参变量，再用模糊控制器实现稳定控制．而分层模糊控制是将状态变量分解为子系统，设计下层模糊控制器对其控制，上层模糊控制器负责整个系统的协调和管理，实现稳定控制．实验结果表明：分层模糊控制较模糊逻辑控制具有更好的控制效果．     

压水堆蒸汽发生器水位模糊控制器的设计方法

根据压水堆蒸汽发生器的简化数学模型,将一种模糊控制器的系统化设计方法用于蒸汽发生器水位的控制。该方法将模糊控制器的设计分解为各个独立子系统的线性最优控制器(LQR)的设计,不仅大大简化了模糊控制器的设计,而且能够保证模糊控制系统的渐进稳定性。在快速加负荷和突然甩负荷的仿真实验中,该方法的控制效果在超调和反应速度方面明显优于已有的分层模糊自适应控制,验证了该方法的有效性。     

ATM网络ABR流量的比例与滞后-超前控制

为了克服异步传输模式(ATM)网络不确定时延和饱和非线性的影响,基于比例控制和滞后超前控制方法研究可用比特率(ABR)服务流量控制器设计问题,给出了控制幅值约束和缓冲区容量约束下系统满足ABR流量控制要求的条件,提出了满足这些条件的比例控制器和滞后超前控制器的设计方法。该方法能使ABR流量控制系统在网络传输时延不确定时,有效控制网络中瓶颈节点缓冲区的队列长度,同时能够及时响应ABR可用带宽的变化,从而避免拥塞和丢包的发生,使链路带宽得以充分利用。