自校正PID及其在加弹机温控器中的应用研究

摘要

该文在分析了温度控制的特点以及当前国内外在温度控制上所采用的方法的基础上,针对加弹机恒温箱控制对象的具体特点,研制了采用自校正PID策略的加弹机温度控制系统,并对极点配置自校正PID控制方法进行了较为深入的研究.第一章介绍了论文所研究的对象,指出了温控对象的特点,阐述了现有温度控制的一般处理方法以及存在的问题,并指出采用自校正PID控制策略的优越性,最后提出了该论文研究的主要内容.第二章概述了数字PID及自校正控制器原理,阐述了递推最小二乘法的递推公式,并给出了自校正PID控制算法及其流程图,最后阐述了极点配置自校正PID控制方法的具体实现.第三章首先运用热力学方程建立起温控对象的离散数学模型,阐述了极点配置的控制器参数设计方法,最后给出了加弹机温控系统的算法程度以及其流程.第四章叙述了加弹机温控器硬件的系统组成和总体结构,详细给出了各个功能部分的具体电路设计和芯片型号选择,并针对加弹机的工业现场环境提出了硬件抗干扰措施.第五章提出了两种不同的控制方式并进行了比较,之后较为详细的给出了各个软件功能模块的功用及其实现方式,最后提出了较为全面的软件抗干扰措施.第六章运用MATLAB仿真语言对基于极点配置的自校正PID控制算法进行了方波信号输入以及模型变化的仿真,进行了真实实验以进一步验证自校正PID控制算法对于模型变化的适应性,最后对仿真及实验结果进行了分析.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1加弹机温控系统简介

§1.1.1加弹机简介

§1.1.2加弹机温控器的特点

§1.2现有温度控制的一般处理方法以及存在的问题

§1.2.1温度对象一般简化模型和特点

§1.2.2PID温度控制

§1.2.3传统的PID参数整定方法

§1.2.4在线的PID参数自调整自适应控制

§1.3自校正PID技术的一般方法

§1.4本文的研究思路与主要工作

第二章自校正PID控制的基本理论

§2.1数字PID控制及其相关概念

§2.2自校正调节器概述

§2.2.1自适应控制与自校正控制的关系

§2.2.2自校正调节器简介

§2.3基于参数模型的自校正PID控制器的极点配置设计方法

§2.3.1递推最小二乘辨识

§2.3.2差分模型的辨识

§2.3.3闭环可辨识条件

§2.3.4极点配置自校正PID控制

§2.4本章小结

第三章自校正PID温控器的设计实现

§3.1系统参数的辨识

§3.1.1温控对象数学模型的确定

§3.1.2最小二乘法辨识

§3.2控制器参数的计算

§3.2.1配置的设计方法

§3.2.2闭环稳定性的分析

§3.3算法程序及流程

§3.4本章小结

第四章温控器的硬件实现

§4.1系统的组成、工作原理及总体结构

§4.2系统硬件电路设计

§4.2.1主机基本电路设计

§4.2.2键盘、显示部分电路

§4.2.3信号检测、A/D转换电路设计

§4.2.4输出控制及功放电路

§4.2.5芯片地址表

§4.3系统抗干扰设计

§4.4本章小结

第五章温控器的软件实现

§5.1软件设计概述

§5.2主要功能模块

§5.2.1初始化模块

§5.2.2液晶显示模块

§5.2.3通道选择模块

§5.2.4温度值计算及滤波模块

§5.2.5数字输出模块

§5.2.6自检模块程序

§5.3数据处理模块

§5.4本章小结

第六章温控系统的MATLAB仿真及实验结果分析

§6.1MATLAB仿真语言介绍

§6.2系统仿真及仿真结果分析

§6.2.1参数的辨识与遗忘因子的选择

§6.2.2自校正与普通PID两种控制方式的方波信号响应

§6.2.3两种控制方式在控制对象变化后的适应性对比

§6.3实验结果分析

§6.4结论

第七章结论与展望

§7.1本文所作的研究工作

§7.2结论

§7.3未来工作的展望

参考文献

致谢