多控制回路振荡源诊断的软件平台的构建

在一些大型工业过程中,由于其系统的复杂程度高,其系统出现故障的概率相对也会变高,因此对多回路系统振荡源的诊断及研究对实际工业中的振荡诊断具有很重要的意义。利用Matlab Gui设计了多控制回路振荡源诊断的软件平台,集成了功率谱主成份分析法(SPCA)、功率谱独立成分分析法(SICA)、非负矩阵分解法(NMF)、功率谱相关性图法(PSCMAP)四种方法。通过此软件平台对生成的仿真数据进行振荡源的诊断,仿真结果初步验证了平台是有效的。     

控制阀粘滞特性的频域检测方法研究

控制阀粘滞特性是导致控制回路振荡的主要原因之一,对控制阀粘滞特性进行了详细分析,在此基础上使用离散傅里叶变换分析振荡的偏差信号,提出了一种频域分析、适用范围较广的控制阀粘滞特性检测方法。通过仿真研究,表明了该方法的有效性。     

新型的调节阀迟滞检测量化方法

振荡是控制回路中存在的普遍现象,而调节阀的迟滞是造成控制系统振荡的重要原因.诸如迟滞等非线性因素的存在,大大限制了控制回路的性能.所以迟滞检测和量化对查找控制回路振荡的原因,提高控制回路的准确性,稳定性具有着重要意义,无论在技术应用还是经济效益方面都是大有裨益的.借鉴成熟的波形拟合检测和聚类量化体系,结合大量的事例,提出一种基于波形分割拟合的检测方法以及一种基于改进的模糊C均值聚类技术的量化方法.运用该方法研究了系统参数对迟滞的影响,仿真表明可以有效地指导实际的流程工程生产.     

基于波形拟合的迟滞检测

振荡是控制回路中存在的普遍现象,而调节阀的迟滞是造成控制系统振荡的重要原因。诸如迟滞等非线性因素的存在,大大限制了控制回路的性能。所以迟滞检测对查找控制回路振荡的原因,提高控制回路的准确性、稳定性具有着重要意义,无论在技术应用还是经济效益方面都是大有裨益的。把研究的重点集中于对迟滞产生机理的理解和此时调节阀的具体变化,并注重检测方法在实际工业应用中的可行性。借鉴成熟的波形拟合检测体系,结合大量的事例,提出一种基于控制器输出波形分割拟合分析的迟滞检测方法。在连续系统取得良好的检测效果之后,将其推广到离散的实际工业应用中,仿真表明了该方法在不同系统中的有效性。     

基于协方差ICA分析的多重振荡源分离方法

提出一种新的基于协方差独立源分析（ICA）的多重振荡源分离定位方法.把控制系统中受到振荡干扰的过程数据变换到协方差函数,利用ICA分析的方法进行多重振荡源分离.通过仿真实验对比分析,指出其他时域主元分析（PCA） 、时域ICA、协方差PCA等方法的不足,而协方差ICA分析能够准确地分离并定位多重振荡干扰源.仿真结果表明该方法是可行的.     

熔盐堆流量测量的超声信号到时检测

针对熔盐回路对超声流量测量需求,讨论了一种新的超声信号到达时间的检测方法。首先提取超声信号的包络,对希尔伯特变换、希尔伯-黄变换和小波变换三种提取信号包络的方法进行了研究。经对比发现,小波变换提取信号包络最优。然后,用小波变换的奇异点定位功能对信号包络进行检测,选择haar小波对信号进行连续小波变换,可以更准确地找到信号的起振点。最后将水流量平台下得到的数据与熔盐回路下得到的数据进行对比,进一步验证该方法在熔盐回路中的适用性。     

船载光电成像三轴自主稳定平台控制回路设计

船载光电成像稳定平台为舰船在高速及恶劣海况下进行光电成像侦察提供了基础条件,近年来光电平台结构越来越复杂,要求的稳定精度越来越高,为了提高平台稳定精度,必须选择合适的结构方案并进行合理的控制回路设计;文中介绍了稳定平台的几种框架形式,从稳定原理方面分析了各自的特点,指出三轴稳定平台系统是最佳的选择方案,在此基础上对三轴自主稳定平台伺服稳定控制回路进行了设计,仿真结果表明在选择合适的超前-滞后网络后,系统的隔离度达56db,稳定性能满足使用要求。     

基于快速原型化的数控系统实时仿真平台研制

针对传统仿真方法存在的诸多问题,提出了一种用于航空发动机数字电子控制系统开发的快速原型化实时仿真方法,并研制了基于该方法的电子控制器在回路实时仿真平台;在进行大量试验与验证后,结果表明该平台是行之有效的,并且能够很好地解决仿真阶段普遍存在的一些问题,不仅为某型涡扇发动机数控系统的开发提供了一个实时仿真平台,同时为扩建一种用于航空发动机数控系统开发和验证的、新型的完全半物理仿真平台奠定了基础,具有一定的工程实用价值。     

克服阀粘滞特性的控制方法研究

控制阀粘滞特性在工业过程中非常普遍,本文针对控制阀粘滞特性而引起的回路振荡现象,提出了1种改进的PI控制方法,在一定的误差范围内只用比例控制从而消除振荡,而在误差比较大时采用了自适应PI控制来提高系统性能。同时将改进的PI控制方法转换成模糊控制经验,采用模糊控制克服回路中控制阀粘滞特性,同样达到消除误差的目的。最后在Matlab Simulink平台上,通过设计S函数,实现了控制阀粘滞特性模块和改进的PI控制器,使用模糊控制工具箱实现了模糊控制器的设计,在此基础上分析了在扰动存在的情况下2种控制方法的有效性。     

基于Buck-Boost变换器的无源性研究

Buck-Boost变换器在恒功率负载情况下可能会导致系统振荡,为保证系统稳定运行,文章采用端口受控的哈密顿模型设计一种新型无源复合控制器;首先利用正切函数改进非线性状态误差反馈控制,更新无源控制的内环控制器,获得期望电流值,进而提高的系统动态性能,减小静态误差;其次结合POPOV超稳定定理优化无源控制的外环控制器,保证无源控制在内部扰动或外部扰动情况下均能稳定输出;之后通过仿真将所设计的新型无源复合控制器与三种经典的无源控制方法比较得出：新型无源复合控制器不仅可以提高系统的抗干扰能力,还能解决超调与快速性无法协调的问题;最后利用实验平台验证文章所提算法的可实施性。     

基于非合作博弈的网络化控制系统传感器采样周期调度研究

针对采用交换式以太网的网络化控制系统的数据传输和控制性能优化问题,提出了控制回路根据非合作博弈的战略式表述调整传感器采样周期的调度优化方法。首先,将非合作博弈理论引入网络化控制系统,将不同控制回路对网络资源和同一控制器资源的竞争关系描述为非合作博弈,建立了基于非合作博弈的网络化控制系统模型。然后,使用True Time2.0工具箱搭建了基于非合作博弈的网络化控制系统仿真平台,对单控制回路和双控制回路情况下控制回路的传感器选择不同的采样周期时控制回路的实际控制性能进行量化,得到了相应的战略式表述。最后,在此仿真平台上对本文所提方法进行了仿真研究,并在此基础上加入了帕累托优化策略进行进一步优化,仿真结果表明:不同的控制回路能够根据非合作博弈的战略式表述令传感器节点选择最合理的采样周期以提升自身的控制性能,且此过程也优化了系统的数据传输,而帕累托优化能够在博弈达到纳什均衡后进一步提升系统的控制性能。此方法可为实际的工程应用提供一定的参考价值。     

数据驱动的复杂磨矿过程运行优化控制方法

针对赤铁矿磨矿过程的磨矿粒度（Grinding particle size,GPS）与控制回路输出之间的动态特性难以用数学模型描述,且磨矿粒度不能在线测量,并受矿石成分与性质频繁波动干扰,难以采用已有运行优化方法的难题,结合磨矿过程的特点,利用数据,采用神经网络,提出由回路预设定值优化、性能指标估计、优化设定值评价以及磨矿粒度软测量组成的数据驱动的磨矿过程运行优化控制方法. 该方法由磨矿粒度软测量估计矿浆粒度,通过回路预设定值优化模块求得使性能指标估计值接近最优值的回路预设定值,经优化设定值评估产生回路设定值,最后通过控制回路跟踪设定值,将矿浆粒度控制在目标值范围内并尽可能的接近目标值. 通过研制的运行优化与控制研究平台,采用实际运行数据进行仿真实验,表明所提方法的有效性.     

基于DSP的矢量控制变频调速系统

论文以TMS320F2812为控制核心,功率主回路采用的是智能功率模块IPM,通过电流检测电路和转速检测电路构成闭环控制系统,用TMS320F2812汇编语言编译了系统程序.最后使用Matlab/Simulink仿真平台建立仿真模块,并结合矢量控制的基本原理对模型进行了仿真.     

基于HILS的ABS监控平台的设计与实现

针对汽车ABS(Anti-lock Braking System,防抱制动系统)在开发过程中存在周期长渗数难以准确测量等不利因素,运用面向对象基本思想和VC++工具开发出ABS车栽监控平台.上位机监控平台与电子控制器、硬件在回路仿真器构成硬件在回路仿真系统(Hardware-in-the-loop simulate system),监控平台通过CCP协议标准与电子控制器进行数据通信、通过USB总线接口与硬件在回路仿真器进行高速数据交换.监控平台实现了对ABS控制系统各种参数的实时采集、在线显示和数据保存,提供了数据分析和控制效果评价的手段,实现了参数标定的功能.该平台直观、灵活、易操作,具有较强的实用性.     

光电平台速率稳定回路的仿真设计

介绍了一类使用速率陀螺为测量元件的光电平台稳定回路的构成,分析了速率稳定回路中影响输出角速度的三个因素,重点就干扰力矩对平台稳定性的影响进行了分析。针对静态力矩刚度的要求,提出了采用一种新的高阶超前滞后校正的校正方法。理论上分析若采用滞后超前校正,而不考虑静态刚度要求,必然得到稳定回路不能抵抗常值干扰力矩的结论。为了对比分析,本文给出了两种校正方法的校正结果,并运用Simulink进行了速率稳定回路抵抗常值干扰力矩的仿真实验。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

控制回路中迟滞建模及在线检测

控制阀门中非线性的存在,比如迟滞、死区等,限制了控制回路的性能;大约30%的控制回路振荡是由于阀门的问题,而迟滞是过程工业中所发现的最普遍的阀门问题;尽管已有很多对迟滞现象的理解和建模的尝试,但是仍然缺少一种简单、直观且能比较精确反映真实阀门特性的模型;着重研究阀门迟滞的机理并结合大量的事例,提出了迟滞的模型以及基于系统辨识的在线检测方法,仿真与实际工业应用表明了该方法的有效性与准确性。     

基于扩张状态观测器的四旋翼无人机快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制

针对受多源干扰影响的四旋翼无人机系统的轨迹跟踪控制问题进行研究,充分考虑位置回路和姿态回路动态特性,提出一种全回路复合快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制方案.首先,通过变换将轨迹跟踪问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪控制问题;然后,将各通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于扩张状态观测器对其进行估计;接着,基于干扰估计信息和快速非奇异终端滑模控制算法,分别在位置回路和姿态回路构造复合快速非奇异终端滑模控制器;最后,基于位置回路和姿态回路虚拟控制量解得无人机真实控制量旋翼转速.仿真结果表明,所提出控制方案显著提升了四旋翼无人机轨迹跟踪的响应速度和抗干扰性能.     

基于OPC的先进控制算法平台的设计与实现

提出了一种基于OPC技术的先进控制算法平台和实现方法。在该平台上可以加载和仿真各种先进控制算法,并使用OPC技术和各种第三方DCS系统进行数据交互,从而可实现对复杂工业过程的先进控制,以提高控制效果和实现经济效益。     

基于NS2的路由器算法Droptail和RED的分析与比较

随着因特网的迅速发展,网络拥塞问题日益严重,近年来提出了许多基于路由器的拥塞控制机制。本文详细分析了基于路由器的弃尾（Droptail）和随机早期检测RED拥塞控制 机制的设计思想和算法实现。基于NS2网络仿真平台,分别在不同数据流和相同数据流情况下对两种算法的性能和原理进行了对比研究;对仿真结果进行吞吐量、延迟、振荡、丢包率等各项QoS指标的详细分析和比较,并给出了相应结论。     

直升机飞控系统三维动画仿真平台设计与实现

为了更好地分析和设计直升机飞行控制系统,开发了直升机飞行控制三维动画仿真平台.平台适用于各种直升机飞行控制系统设计与仿真,可以载入和显示各种控制器、直升机模型,并用数字、曲线和三维动画显示仿真结果.仿真平台利用Visual C++ 6.0编程,MFC开发软件主界面,Matlab引擎提供后台计算服务,Creator建立直升机模型和飞行环境,Vega实现实时动画显示,实现了软件间接口平滑、无缝的互连.以UH-60A黑鹰直升机全包线飞行控制系统的设计仿真为例,采用H∞回路成形和定量反馈理论(QFT)相结合的内外回路设计方法,验证了控制方法的有效性和此仿真平台的先进性.