高频射流实验装置控制方法与系统

摘要

高频射流实验装置是采用脉冲微射流控制燃烧的,是一种控制射流及火焰的创新型主动控制方法,它能在有限的时间内极大限度地提高燃料燃烧的充分性和稳定性,降低燃烧产物对环境的污染程度,最终实现充分利用资源,其控制方法与系统的合理性、稳定性对于解决气体燃料的充分混合燃烧起着决定性的作用,因此探究高频射流实验装置控制方法与系统有着重大的工程意义和学术指导意义。　　首先,本文通过收集大量可参考的文献了解到常规PID控制由于高度非线性、时域不确定性和滞后性等特点导致其对精密仪器设备的控制效果不理想,在分析了高频射流实验装置结构及工作原理,其控制系统的原理、关键技术和核心部件(直流伺服电机、控制器)选型的基础上提出在控制方法上采用模糊自适应的智能控制方法。　　其次,直流伺服电机(RBE-03010-C00)作为直接驱动高频射流实验装置发射脉冲微射流的部件,其转速的稳定性、超调量小与脉冲微射流频率的恒定有着直接联系。本文采用速度模糊自适应控制器和电流 PID控制器的双闭环控制方法在MATLAB/Simulink建立直流伺服电机控制系统模型并仿真,结果表明采用模糊自适应控制器的控制方法确实达到了使直流伺服电机转速稳定性强、超调量小、系统响应快的效果,满足控制系统的要求。　　然后,DSP控制器(TMS320LF2407A)作为高频射流实验装置控制系统硬件总体结构的最核心部件,其硬件与软件的结合才能使直流伺服电机驱动高频射流实验装置发射频率恒定的脉冲微射流。为达到控制系统的要求,本文采用 Altium Designer设计了控制系统的最小硬件系统电路、主功率电路,并在DSP的开发平台CCS3.3中设计了控制系统的主程序、中断子程序、控制算法子程序,使两者能够有效的结合起共同完成控制系统的要求。　　在文章的最后部分对高频射流实验装置控制系统进行实物调试与结果分析,调试结果表明在误差允许的范围内,本文设计的控制系统完全能够满足高频射流实验装置的关键技术要求。

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第一章 绪论

1.1课题来源、目的及意义

1.2 国内外的发展状况

1.3 本文的主要内容

第二章 高频射流实验装置控制系统的工作原理、关键技术及核心部件的选型

2.1 高频射流实验装置结构及工作原理

2.2 控制系统的工作原理

2.3 控制系统的关键技术

2.4 控制系统核心部件的选型

2.5 本章小结

第三章 高频射流实验装置控制系统中直流伺服电机控制器的优化

3.1直流伺服电机的基本结构、工作原理

3.2 直流伺服电机数学模型

3.3 高频射流实验装置的控制原理

3.4 基于MATLAB/Simulink的高频射流实验装置控制系统仿真

3.5 控制器的优化

3.6 本章小结

第四章 高频射流实验装置控制系统硬件电路的设计

4.1 高频射流实验装置控制系统硬件总体结构

4.3 DSP TMS320LF2407A芯片最小硬件系统电路设计