组态王在过程控制仿真实验中的应用

研究设计了一套复杂的温度控制仿真装置,该实验装置构成的物理仿真平台突破了纯数字仿真的局限性,便于教师和工程人员深入研究复杂对象及其控制算法、软件.组态王提供了便利的界面设计和较强大的通讯功能,利用组态王作为开发环境,可提高开发效率,但也存在不足之处,可通过与Matlab、Excel等其它软件的协同工作来弥补.     

基于DSP的智能电弧炉仿真实验系统

介绍一种按照实际交流电弧的特性设计的三相交流电弧炉仿真试验系统，针对电弧炉电极升降控制提出了一种基于DSP的控制方案．在此试验平台上可进行各种复杂控制算法实验，为研究电弧炉智能控制算法提供了实时控制仿真实验环境．     

基于Matlab的网络化教学与实验平台设计

针对网络化教学中,学生不能对控制算法进行创新并将之应用于实物实验进行验证的缺点,设计了一个基于Matlab的网络化教学实验平台. 学生不仅可以用此平台在线浏览和下载课程课件、作业等,还可利用在线Matlab工具绘制根轨迹图、Bode图、Nyquist图等. 同时该平台配备有球杆系统、机械臂、倒立摆等实验设备,学生可以在线利用这些实验设备进行远程实验,用于辅助极点配置、PID算法等控制算法的学习,还可以自行研究新的控制算法并控制远程的实验设备. 网络化教学实验平台已经在本校自动化专业的《自动控制原理》课程中     

基于xPC Target的TIG焊PID控制实时仿真

为尝试在焊接过程控制研究中应用实时仿真方法,采用基于Matlab/Simulink的xPC Target模块搭建实时仿真平台,对TIG焊过程进行电流闭环PID控制实时仿真实验,实验中采用凑试法选择最优PID参数,对1.0、0.1 Hz的方波及0.33 Hz的复杂波形进行在线控制仿真.由实验结果可知,基于Matlab/Simulink的xPC Target模块搭建的实时机系统可以在线仿真得到最优控制参数.     

过程控制实验装置实时监控软件开发

针对现有过程控制实验装置系统存在实时数据难以保存、复杂控制算法难以实现等问题,设计并开发了基于Matlab软件和OPC(OLE for process control)通信技术的实时监控软件。该软件通过OPC技术与过程控制实验装置集散控制系统进行通信,实时采集装置的运行数据,利用Matlab软件GUIDE工具开发GUI界面,实现数据的实时显示、保存和控制算法编程。该监控软件为学生充分挖掘实验装置功能和开展创新性研究提供了技术平台。     

基于STEP7和WinCC的过程控制仿真实验设计

针对目前在教学过程中使用的过程控制实验装置存在的实验成本高、效率低的问题,设计了一种基于 STEP7 和 WinCC 的过程控制仿真实验。该仿真实验利用 STEP7 软件完成了对典型工艺过程模型搭建、控制算法设计,并与 WinCC 组态软件进行实时通信,实现了对整个工艺过程的实时监控。以双容水箱液位串级控制为例,说明了该仿真实验的具体设计过程。应用结果表明:该仿真实验提高了实验效率,提升了学生运用知识的能力。     

基于dSPACE及FESTO的控制系统平台设计

为提高传统控制装置的利用率,提出了一种基于dSPACE半实物仿真系统和MATLAB/Simulink技术的改造方案,并将这一方案运用到具体的FESTO传统控制系统,设计了一个改造实例,建立了系统控制平台。最后对此平台进行了基于单神经元自适应PID控制算法的实验仿真。实验结果表明该控制平台克服了FESTO传统控制系统的弊端,能方便验证控制算法的有效性。     

基于RTW的过程控制实时仿真系统设计

基于Matlab/RTW的功能研究,设计了一种半实物实时仿真平台。该平台由Simulink提供的驱动模块驱动I/O板卡完成实际现场与Matlab工作空间的数据交换,将实际系统引入到仿真回路里,实现了控制系统建模、分析、数字仿真和目标实现的一体化。结果表明系统实时性能良好,控制参数修改方便,可以完成各种控制算法的开发与测试。     

基于 Matlab 的数字通信系统原理与控制仿真实验

为了优化当前通信系统运行参数、 提高通信性能, 提出基于 Matlab 的数字通信系统原理与控制仿真实验方法。 构建数字通信系统仿真模型, 并分析其运行的基本特性。 将数字通信系统仿真程序划分为仿真建模、实验以及分析 3 个步骤, 并分别进行分析。 在数字通信系统和通信仿真技术基础上, 引入 Matlab 实现数字通信系统原理与控制仿真实验。 依据 Matlab 软件中通信工具箱设计界面, 将 Matlab 的仿真实验划分为基于Simulink 平台的时间流仿真实验和基于 Matlab 工作空间的数据流仿真实验。 选择数字信号基带在传输过程中的误码率作为实例开展数据流仿真实验。 将自适应天线研究作为实例开展时间流仿真实验。 实验结果表明,Matlab 工具能在数字通信系统仿真测试中灵活调整系统参数, 使系统运行效果达到最优。     

实时动态闭环电生理硬件在环平台设计与实现

神经系统电刺激已经成为一种日益重要的神经科学机制探索工具和基本神经系统疾病的治疗手段，但基于期望响应的刺激信号获取需要大量的重复性实验．而且生理实验存在伦理性问题，基于纯软件仿真的电生理实验难以复现对应模拟量信号．利用硬件在环平台获取期望响应的最优刺激可解决上述问题，因此本文设计并实现了一个实时动态闭环电生理硬件在环平台，基于平台可以实现神经系统电生理，通过神经调控策略获取刺激信号，进行神经系统的刺激机制探索和基本神经调控手段的优化．本文设计的平台包括硬件回路和图形用户界面，其中硬件回路主要在数字信号处理器上构建，实现了人工神经系统和闭环控制器的片上集成；上位机图形用户界面的开发实现了人机交互，用户可根据需要进行不同模型、控制算法的闭环电生理实验．基于该平台，本文实现了皮层-基底核-丘脑回路神经网络的实时硬件计算，并获得了期望网络状态的刺激信号．结果表明，相比于I5-8400中央处理器的仿真模拟，该实时动态闭环电生理硬件在环平台可将神经元网络状态的高速计算提升近40倍．而且平台实现的迭代学习控制策略可进一步缓解传统比例积分闭环电生理实验中参数整定的难度，有效提高刺激信号的调控精度．     

高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究

为研究基于高速开关阀的液压缸位置控制问题,设计了基于高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的回路,并采用PWM驱动高速开关阀.建立了控制系统的Simulink离线仿真模型,采用基于卡尔曼滤波的PID控制算法完成液压缸的位置跟踪仿真.最后借助Matlab/xPC Target搭建了高速开关阀控液压位置系统的半实物仿真测试平台,仿真与实验结果表明所设计系统结构的正确性,以及采用卡尔曼滤波的PID控制算法可有效提高液压缸的位置控制精度,借助半实物仿真技术可以提高高速开关阀控位置系统的设计效率.      

基于磁流变原理的复合天棚控制算法的改进与优化

一种高效的控制算法是提升半主动减振控制系统性能的关键指标之一。该文在结合限阻尼系数模块、天棚控制算法及地棚控制算法的基础上，依据已有的磁流变减震器，设计并优化了复合天棚控制算法。通过建立垂直方向二自由度运动模型，基于Matlab Simulink平台对不同压缩行程、复原行程二维阻尼系数赋值仿真实验，得到最优阻尼系数区间，从而搭建复合天棚控制算法的限阻尼系数模块；进而对控制算法进行赋值迭代仿真，实现对复合天棚半主动控制算法阻尼系数的优化。基于时域路面激励的仿真结果表明，改进的复合天棚控制算法不仅克服了传统天棚控制无法有效抑制非簧载质量振动的缺点，且相比被动控制策略有效减少了加速度均方根值、相对动载荷均方根值及动挠度均方根值，可提升滑跑过程舒适性与操纵稳定性。     

基于dSPACE的电机控制系统实时仿真研究

利用dSPACE实时仿真系统和Matlab软件设计了电机控制实时仿真平台.针对直流无刷电机(BLDC)调速控制系统,选用DS1005控制卡和DS1048电机控制卡设计硬件在环仿真和快速控制样机,实现从理论仿真到实验验证一体化设计.实验结果表明该设计能够在线修改控制参数,实时监测控制变量,快速进行控制算法的评估和功能测试,有效提高研发效率、降低研发成本.     

基于加速度反馈的振动输出力跟随控制

为实现振动输出力的高精度跟随控制,对基于加速度反馈的输出力跟随控制算法进行了研究.设计了交流伺服电机驱动的振动实验装置,并建立了系统动力学模型;在Matlab/Simulink平台上,运用实数编码的自适应遗传算法对控制器参数优化整定,并进行正弦输出力跟随控制仿真研究;构建了以TwinCAT实时控制软件为基础的振动输出力控制系统,对振幅为50N,频率分别为13.33、16.67和22.22Hz的正弦输出力信号进行跟随实验.实验结果证明了振动输出力跟随控制实验装置的可行性和控制算法的有效性.     

基于Matlab／Simulink仿真的电力电子实验系统设计与实现

目前,Matlab软件在各个行业应用非常广泛,设计了一个基于Matlab/Simulink仿真的电力电子实验系统.以Buck变换的仿真为例,应用了该实验系统的设计方法分析其结构,建立了仿真模型,并验证其结果.使用Matlab/Simulink对电路进行分析,可以使复杂的计算变得非常简便、直观,便于学生在建模仿真过程中更加深刻的理解和掌握所学知识.     

基于组态王与Matlab的三容水箱多变量虚拟控制系统

基于组态王和Matlab构建了一个三容水箱液位控制的虚拟仿真系统.首先利用组态王搭建了液位控制系统监控画面,其次依据现代控制理论建立其数学模型,并使用Simulink工具箱构建多变量控制系统,然后通过OPC数据通信技术建立了组态王界面和Simulink的连接,最终实现了多变量控制系统的动态监控、实时曲线查询、历史数据查询和报警等功能.实验结果表明,该虚拟仿真系统简单易操作,动态画面效果逼真,可以用于多变量控制系统的学习与培训.     

基于三自由度直升机的远程实验系统设计

为了将三自由度直升机应用到实验教学中去,设计了一个基于Internet的网络实验平台. 该平台采用Browser/Server结构,Web服务器通过调用本地服务器的Web Service程序,通过Matlab/Simulink Real-Time Workshop工具箱对直升机进行实时控制. 实现了在校园网中任何一台计算机上远程登录进行实验,每个用户可以学习三自由度直升机的系统建模,验证非线性系统控制特性,并可将自己的创新控制算法上传到系统,验证控制算法的控制效果.     

客车气压制动时延分析及其控制研究

提出了一种客车气压制动时延控制方法.考虑到客车气压制动系统的延时特性,建立了客车气压制动回路的数学模型,运用Matlab/Simulink和AMESim软件分别建立了其仿真模型,采用理论分析与仿真实验相结合的方法,分析了客车气压制动的时延特性;基于闭环反馈控制理论,提出了客车气压制动回路时延控制方法.运用PID控制算法设计了时延控制器,并进行了对比仿真.仿真结果表明,进行时延控制后,客车的制动时延为0.3s,制动距离缩短1.8m,提高了客车的制动稳定性.     

基于WinCC的纯滞后过程仿真实验平台设计及应用

针对纯滞后过程操作周期长、实验成本高等问题,设计了基于WinCC组态软件和Simulink通信的仿真实验平台。首先,建立了一阶、二阶纯滞后过程的动态机理模型;其次,利用WinCC组态软件开发了实验平台的操作界面,Simulink编程实现了模型的动态仿真;最后,基于OPC技术实现了Matlab和Simulink之间的通信。该仿真平台操作直观,降低了实验成本,提高了学生解决工程问题的能力。     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。