文档介绍：江南大学
硕士学位论文
基于自抗扰控制器的智能温控仪表设计
姓名:王志强
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:杨慧中;吴嘉澍
20080601
摘要自抗扰控制器不依赖于被控对象精确的数学模型,具有控制算法简单、鲁棒性强、抗干扰能力强等优点,已经在磁悬浮系统、卫星姿态控制、导弹飞行姿态控制系统、坦克火控系统及惯性导航等科研专案中得到了广泛应用,引起了控制工程界专家、学者的广泛关注;但是常规的自抗扰控制器必须有工程人员根据经验,手动进行参数的调节,这对于经常使用自抗扰控制器的用户,十分的不方便,限制了自抗扰控制器的发展与应用。本课题研究的目的就是基于嵌入式系统,设计出一种能够自整定参数的基于自抗扰器的温控仪表满足工业生产需要。本文详细地阐述了智能温控仪表的硬件设计、/.操作系统移植、驱动程序设计、温控算法设计等内容。硬件电路是实现温度控制仪表各项功能的基础和载体;操作系统平台和驱动程序设计屏蔽了硬件细节,对于一个算法工程师来说,即使不了解硬件知识,也可以方便的像调用操作系统的谎饔糜布试矗杓聘髦挚刂扑惴ā在深入分析和研究自抗扰控制器和专家控制系统的基础上,本课题设计了一种专家自抗扰控制器:知识库中包含能够控制一大类温度对象的十套自抗扰控制器参数和控制规则集;推理机是专家自抗扰控制器设计的核心,在对温度对象基本特征参数分析的基础上,通过查询知识库中的控制规则集获得十套自抗扰控制器参数中的最佳的控制策略刂菩Ч钣诺囊惶鬃钥谷趴刂破鞑问;最后将获得的最佳的控制策略实施到基于自抗扰控制器的温度控制系统中,达到对不确定温度对象控温的目的。本课题所设计的基于专家白抗扰控制器的温控仪表在电烤箱、保温箱等多个温度对象上进行了测试,获得了比较满意的控制效果,相信不远的将来,用户界面友好、安装操作方便、温控效果好的基于专家自抗扰控制器的商品化的智能温控仪表将会出现。关键词:智能温控仪表;自抗扰控制器;不确定温度对象;专家自抗扰控制器;知识库;推理机设计
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第一章绪论自动化仪表的发展趋势智能温控仪表的现状自动化仪表是工业自动化的重要工具,两者相辅相成,同时发展。其发展过程大体分为三个阶段【:第一代为指针式仪器仪表,如指针式万用表、功率表等,它们的基本为数字式仪表,如数字电压表、数字功率计、数字频率计等,它们的基本结构采用模数/数模转换,并以数字方式显示或打印测量结果,与第一代指针式仪表相比,第二代仪表响应速度快,测量准确度高;第三代是智能式仪器仪表,这类仪器仪表主要特征是内含微处理器,因此,通常具有信息采集、数据处理、输出控制及测试过程和测试结果显示、记录、传输自动进行等功能,有的智能仪表还有辅助专家进行推理、分析和决策功能。随着信息时代的到来,微电子技术、计算机技术和数字信息处理技术等日新月异的发展,对工业自动化仪表的要求越来越高;智能化的仪表成为了发展的趋势。目前国内的智能温控仪表相对国外而言在性能方面还存在一定的差距,具体表现为国内温度控制仪表在全量程范围内温度控制精度低,自适应性较差等;这种不足的原因是多方面的,但主要是控制算法的不足。为了克服娜醯悖嗣窍嗉烫岢隽艘幌盗自调整问姆椒ǎ鏟参数的自学习、自整定等,并通过将智能控制与控制相结合,从而实现温度的智能控制,目前比较典型的智能控制刂品椒ㄓ凶ḿ刂破鳌⒛:允视控制器、基于神经网络的模糊刂破鳌⒒。基于专家系统的刂破鞯设计思想是根据专家知识和专家经验的总结,选好能够反映系统特性的特征参数;根据系统特征参数的不同,将系统动态的分为几类模式,并且不同模式系统给予不同的控制量,作为专家知识或控制规则存入专家系统知识库中;然后在控制过程中实时测量或计算几个参数值,根据这些参数值变化,结合知识库中的专家知识或控制规则,采用某种推理机制,得出调节控制