基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法

针对细胞培养箱温度控制具有非线性、时滞性、易受干扰且难以建立精确的数学模型的特点,传统的PID控制方法对于快速维持系统箱内温度稳定存在一定的局限性。提出了以温度误差和误差变化率为控制输入,培养箱内温度为控制量的模糊PID参数自整定的温度控制算法,实现了对PID参数的实时在线修正。实验表明,该模糊PID参数自整定温度控制算法,温度从26℃上升到目标温度37℃,建立稳态的时间为2890s,温度超调极小。系统温度控制精度为±0.05℃,并在相同型号的细胞培养箱上同样得到验证。在控制稳定性方面获得了比传统PID控制更好的控温效果,稳定快,极小超调,温度控制精度高,能满足细胞培养箱温度控制的要求。     

基于反向传播神经网络PID的高功率微波炉温度控制

针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。     

分布式航天器真空热试验测控系统设计

针对航天器真空热试验对数据采集、温度控制及系统功能的要求,设计开发了一套基于LXI总线的分布式测控系统。针对目前控制系统对于温度控制系统大滞后、非线性的控制性能不佳的缺点,采用模糊自整定PID算法提升了当前控制系统的控制品质,实现了对航天器的外热流模拟与温度控制。实际运行结果表明,该系统具有可靠性高、扩展性强、控制精度高等优点,并且试验准备时间比原有系统减少一半以上,提高了试验人员的工作效率。     

一种多回路注塑机流体温度控制

摘 要：针对工业电动注塑机熔体温度控制系统具有大惯性、纯滞后、非线性的动态特性,温度控制误差带宽等缺点,设计了基于嵌入式STM32多回路注塑机的温度控制系统。采用STM32F103ZET6为微控制器,实现片上UCOS-II操作系统和GUI可视化界面,并用描述函数法为基础改进的PID控制策略对温度进行控制。最后以工业电动注塑机温度为被控对象,建立串级控制系统Simulink模型对自适应PID控制进行控制效果仿真,其调节时间大大缩短,稳态误差小,抗扰动能力增强。结果表明采用该控制系统显著改善了系统的自适应能力和鲁棒性。操作系统应用提高了现场人机交互智能化程度,整个系统控制效果好,性能优良。     

Chua混沌系统的一种模糊控制器设计——LMI法

研究了Chua混沌系统的稳定控制问题.采用模糊动态模型逼近非线性混沌系统,将非线性混沌系统模糊化为局部线性模型.用Lyapunov稳定性理论设计出,确保模糊动态模型全局渐近稳定的控制器.再用线性矩阵不等式的凸优化方法求出模糊控制器的参数.仿真验证了方案的有效性.模糊控制器简单,规则少. 关键词： Chua混沌系统 模糊动态模型 线性矩阵不等式     

换热器预冷的空气涡轮火箭性能分析研究

为了准确地分析以不同燃料为冷质的换热器预冷空气涡轮火箭发动机的性能,本文建立了可考虑工质组分化学平衡与工质热物性随温度和压力变化的热力循环模型。利用该模型分析了以LH2、LCH4和煤油为燃料的发动机循环性能,研究了预热温度、燃气发生器和主燃室出口温度对循环性能的影响。结果表明,换热器预冷能够降低压气机进口温度,减小相同增压比下的压缩功,提高燃料温度,减小推进剂流量,从而减小燃空比,增加比冲;燃料预热温度的提高可减小燃气发生器氧燃比,进而减小燃空比、增大比冲;较低的燃气发生器和主燃烧室出口温度可降低燃空比,提高比冲,但会造成单位推力的下降。同时,研究结果还表明,与LCH4和煤油相比,LH2的比热容与热值的比值最大,采用LH2预冷的发动机的飞行速度和比冲的增幅也最大,说明比热容与热值的比值越大,相应的预冷效果越好,即可依据燃料比热容与热值的比值定性衡量发动机的预冷效果。     

白光LED色温的非线性动态预测模型

LED灯的色温受到注入电流和结温变化的同步影响。通过分析实验系统采集到的HL001WY型Ga N基白光LED在不同管脚温度和注入电流作用下色温变化的实验数据,利用曲线拟合与趋势回归方法建立色温、注入电流以及管脚温度三者之间动态变化的非线性预测模型,并对非线性模型的系数采用二次回归来补偿模型系数引起的预测值波动,提高模型计算精度。抽样测验和模型计算对比表明,利用该方法建立的动态非线性色温控制模型得到的计算数值与实验测量值的相对误差小于1.5%。     

光纤大电流传感器非线性误差机理与抑制

非线性误差是基于Faraday效应的干涉式数字闭环光纤大电流传感器基本测量准确度的主要影响因素。考虑到传感光路中偏振交叉耦合、圆偏振态不理想等因素的影响，计算了与调制信号同频的干涉信号，得到了闭环反馈相移与被测电流之间的非线性跟踪关系。仿真结果表明：传感光纤线性双折射、1/4波片方位角及相位延迟误差、相位调制器输出尾纤偏振串音是光纤大电流传感器产生非线性误差的主要原因。需根据被测电流的动态范围相应提高相位调制器输出尾纤耦合及熔接对轴精度。通过求解光纤敏感环微分模型方程，提出了波片参数与椭圆双折射光纤拍长-螺距比的匹配条件，实现了传感器对Faraday效应的线性响应，降低了椭圆偏振传感信号造成的非线性误差。实验结果表明：采用参数匹配的1/4波片后，在6～500 kA范围内，传感器比例因子随被测电流的变化量为0.2%，相比于理想1/4波片降低了一个数量级。     

房间空调系统动态特性的分析

本文建立了房间空调系统的动态模型及其末端空气处理单元的各个模型.模型精确地预测了在外界气候条件改变和送风参数变化了的情况下的送风温度、冷冻水流量、冷冻水出水温度、房间温度和相对湿度.整个过程采用闭环控制,冷冻水流量和蒸汽量作为两个被控参数.为了抑制震荡,模糊参数经过了仔细的调试.模拟结果表明,相对于传统的PID控制,基于模糊自适应PI控制的系统能够在更短的时间内有效地抑制扰动,并凡偏差更小.     

基于PSO-SVR算法的氧乐果合成过程建模研究

针对氧乐果合成过程中温度控制具有参数时变、时滞后、非线性的特点,提出了一种基于改进粒子群算法的支持向量回归的建模方法。对于支持向量回归模型,3个参数(ε,C,γ)的选取很大程度上决定了其拟合的精度和泛化能力的好坏,采用改进的粒子群算法对参数(ε,C,γ)进行同时寻优,建立了改进的氧乐果合成过程PSO-SVR回归模型,该模型具有很好的学习能力和推广能力。实验结果表明,模型较好地体现了系统的动态特性,可用于氧乐果合成过程的模型预估控制,提高系统的控制品质。     

基于模糊PID控制的永磁同步电机控制器研究

为了提高复杂环境条件下永磁同步电机（PMSM）控制器的动态控制性能与抗干扰能力,分析了永磁同步电机的速度-电流（或力矩）双闭环控制调速结构,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。速度环运行时,模糊PID控制器首先将永磁同步电机转速的误差及误差变化率进行模糊化处理,然后依据模糊规则进行模糊推理,并自动在线整定出速度环PID的三个系数（比例系数、积分系数、微分系数）,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环（或力矩环）的干扰。仿真结果表明,当永磁同步电机的转速发生变化或负载发生扰动时,相比于传统的PID控制器,模糊PID控制器能提高系统的动态性能与鲁棒性。该方法用于永磁同步电机的控制是可行、有效的。     

基于单片机的温度控制系统的设计

针对单片机温度控制系统采用传统控制方法容易出现响应速度慢、振荡剧烈、控制精度低等问题,对单片机温度控制系统的硬件电路、控制精度、控制算法等方面进行了设计研究。基于以AT89C51单片机为核心运用DS18B20温度传感器的温度控制系统,提出了变论域模糊PID控制算法,将变论域模糊控制和PID控制相结合,结合生猪猪舍温度控制系统对传统PID控制算法以及变论域模糊PID控制进行对比分析。实验结果表明,设计的温度控制系统采用了变论域模糊PID控制算法,提高了控制精度,加快了系统的响应速度,从而增强了温度控制系统的实用性,产生了重要的实际工程意义。     

Experimental study of the dynamic behaviour of non-azeotropic binary mixtures in heat pumps

The dynamic behaviour characteristics of some non-azeotropic refrigerant binary mixtures have been experimentally studied at various concentrations. The study was performed on a water/air heat pump during the heating mode under start-up conditions. The results presented in this study showed that the state of the non-azeotropic refrigerant mixture and its composition and concentration have a significant effect on the heat pump performance during start-up.In addition, the study demonstrated that non-azeotropic refrigerant mixtures could be potential CFC substitutes in heat pump applications.     

太阳能热泵热水系统循环水流量控制仿真

设计了一套新的太阳能热泵热水系统,介绍了该系统的工作原理和特点,分析表明,该系统既具有普通太阳能热泵的优点,又能够实现供暖、供冷、全年供应生活热水等多种功能。采用机理建模的方法建立了房间冷负荷、风机盘管、执行器、传感器和循环水系统的传递函数模型。设计了太阳能热泵热水系统的循环水系统PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制三种控制方案,并针对设计的三种控制方案对系统进行了控制仿真。结果表明,从调节时间、超调量和阶跃响应等几个方面综合考虑,由于模糊自适应PID控制能够在线调整控制系统的特性参数,随时适应系统的运行变化,在太阳能热泵热水系统的循环水系统运行控制上具有明显的优势。     

热泵负荷调节中的两类模糊关系

为了解决热泵系统输出能量和用户需求能量之间的动态平衡问题,合理的调节策略是必不可少的,本文对此进行了初步的尝试。在本文中,作者针对供需匹配效果较好的热泵运行数据进行了模糊聚类研究,并编程计算得出了环境温度和热泵供水温度以及环境温度和热泵系统COP之间的模糊关系,利用这一关系可以方便地确定它们之间的隶属函数, 为制定热泵系统的能量匹配控制策略奠定了基础．     

基于FPGA的半导体激光器温度控制系统设计

介绍了半导体激光器的温度控制原理,设计了基于FPGA的半导体激光器温度控制系统。系统采用数字温度传感器DS18820作为温度测量器件,TEC作为控温执行元件,并采用模糊控制算法、PWM机制来控制TEC的驱动电流从而实现温控。基于QuartusⅡ开发平台采用Verilog HDL设计了软件部分,最后进行了功能仿真。整个系统对硬件要求不高,实现简单。从仿真结果可以看出,控制系统能够满足半导体激光器温度控制的精度和稳定度的要求。     

基于模糊聚类算法的工控网络控制故障检测方法研究

针对传统大型工控网络控制故障检测过程中,没有考虑故障延时特性,从而导致的故障信号检测准确率下降,检测效率降低。为此,提出一种基于模糊算法的大型工控网络控制故障检测方法。引入模糊算法,对大型工控网络控制中的故障信号延迟进行模糊化建模,通过随机时延切换设计故障观测参数和故障观测参数的残差对大型工控网络控制系统进行故障检测,克服信号延迟弊端。实验结果表明,利用本文方法进行大型工控网络控制系统故障检测,能够有效提高故障的准确率,效果令人满意。     

基于文化遗传算法的水浴温度模糊控制器设计

水浴温度控制普遍存在滞后、超调、波动性大等特点,且难以建立精确的数学模型,一般采用模糊控制器实现对水浴温度的控制,但模糊控制规则具有较强的主观性,其控制性能往往达不到客观要求。研究遗传算法在模糊控制规则寻优上的应用,将其和文化算法相结合,构成一种具有双层协同进化机制的文化遗传算法,采用专家经验的知识信息构成信仰空间作为指导方向,然后在群体空间中进行遗传算法操作,选取群体中适应度值较高的个体更新信仰空间,再通过迭代优化,得到适应度值高的个体,将其作为优化的模糊控制规则。仿真实验表明,优化后的规则在控制过程中的动态温度跟踪和稳态误差方面均具有较好的效果。     

光纤瞬态高温传感器及动态测试系统

为了解决特殊环境下的瞬态高温测量, 设计了一种基于黑体辐射的光纤高温传感器及动态测试系统。根据辐射测温的基本原理, 结合光纤传感技术, 采用了“接触-非接触”测量方法和光纤光栅窄带滤波技术, 提高了测量精度, 减小了背景光的影响。由于瞬态温度随时间变化快, 动态误差大, 探索了一种利用大功率高频CO2激光器作为激励源, 用激光脉冲加热被校传感器。用测得的温度信号对被校传感器进行可溯源高温动态校准的新方案。实验结果表明, 系统测温范围为800～2000 ℃, 并具有精度高, 响应快, 抗电磁干扰, 性能稳定的特点, 解决了热电偶响应速度慢, 寿命短的缺陷, 为冶金、石油、化工、武器研制等领域的瞬态高温测量提供了一种新的测试手段。     

单压吸收式制冷机中气泡泵稳态工作特性研究

搭建可视化的气泡泵性能实验系统,以常压饱和水为工质,对单压吸收式制冷机中气泡泵的稳态工作过程进行实验研究,就加热功率和沉浸比对气泡泵提升性能的影响进行了分析。实验结果表明,相同沉浸比下,液体的提升量随着加热功率增加而增加,但增加的速率却随加热功率的增加而减缓;较大的沉浸比有利于降低启动加热功率,提高气泡泵的效率;分析结果对气泡泵的优化设计提供了实验依据,对单压吸收式制冷机性能的提高具有重要意义。