基于积分分离SNPID的果蔬膨化温度控制系统设计

在果蔬膨化温度闭环控制系统中,一般PID调节器参数难以根据环境变化实时自整定,无法实现对被控制对象的精确有效控制;此外,传统数字PID控制器在系统启动、停止或因加工不同果蔬原料而大幅增减温度设定值时,会因为PID控制器积分积累的影响,引起膨化温度控制系统超调增大,从而导致果蔬膨化温度控制系统相对稳定性降低。针对上述问题,提出了以SCL语言开发基于积分分离算法的单神经元PID控制器。将该积分分离SNPID控制器应用于果蔬膨化温度控制系统中,既能避免控制系统产生较大超调,又可通过调整权系数以增强控制系统的自适应能力,从而实现对果蔬膨化温度的精确有效控制。     

50+5kW双系统液冷源控制单元设计

设计了基于PLC控制器+触摸屏的双系统液冷源电气控制单元,通过一套控制单元采集两个液冷系统的温度、湿度、压力、流量等传感器数据,实现了对两个系统多样化智能自动控制,节省了成本。对关键控制对象进行了热备份和轮询设计,实现故障不停机自动切换,提高了设备可靠性。通过采集的温度和湿度计算出露点温度,解决了设备凝露问题,具有远程通讯和故障自诊断功能,实现无人值守。     

模糊PID在高精密球抛光机床压力控制中的应用

针对高精密球体抛光机床压力加载控制中,存在的加压精度低、抗干扰能力差等问题,提出了基于模糊PID控制策略的压力加载控制系统。分析了抛光机床的加压装置,并对机床整体控制系统进行设计;针对高精密抛光机床加压过程中存在的滞后性、非线性及时变性等特点,分析模糊PID控制器的设计过程及其软件实现;静态加载实验表明,运用模糊PID的控制系统可将静态加压误差控制在1%以内;同时,动态加工实验表明,动态误差可控制在4.2%以内。将模糊PID控制方法运用于高精密球体抛光压力控制中,提高了压力加载精度和稳定性,在实际加工中有较好的运用效果。     

六面顶压机集中控制系统的组态设计

 将近年来流行的组态软件设计方法用于六面顶压力机控制系统的改造。测试数据表明,短设计周期和低设计成本速成的本控制系统，在压力和温度的跟踪、控制和保持的精度等方面都达到或超过了设计要求。通过实时组态，实现了负载罐体内部温度/加热功率和内部压力/表观压力的直接比较和自动转换；利用内嵌数据库能在后期分析现场数据；还可以利用Internet组态，方便地实现设备的远动和数据的远程访问。对本控制系统的改造成功，有助于对其它类似测控装置的改造。     

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。     

基于静力悬浮原理的单晶硅球间微量密度差异精密测量方法研究

单晶硅球间微量密度差异测量是阿伏伽德罗常数量子基准定义的重要研究内容, 也是半导体产业中高纯度单晶硅制备工艺质量控制的主要方法. 为了改善现有非接触相移干涉法测量装置复杂和静力称重法测量不确定度低的特点, 根据单晶硅密度精密测量需要, 实现了一种基于静力悬浮原理的单晶硅球密度相对参比测量方法. 通过改变静压力和温度进行三溴丙烷和二溴乙烷混合液体密度的微量调节, 分别使两个待测单晶硅球在液体中悬浮, 根据悬浮状态时的液体温度和悬浮高度计算出待测单晶硅球密度差值. 通过双循环水浴和PID温度控制系统实现±100 μK的恒温液体测量环境. 通过图像识别和迭代拟合算法实现单晶硅球悬浮高度的测量. 使用PID静压力控制系统实现单晶硅球的稳定悬浮控制, 同时减少Joule-Thomson效应引起的液体温度改变. 利用静力悬浮模型中的温度变化和静压力变化线性关系准确测量出标准液体的压缩系数. 试验结果表明, 这种测量方法可以避免液体液面张力的影响, 测量相对标准不确定度达到2.1×10^-7, 能够实现单晶硅球密度差值的精密测量.     

基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统设计

提出了一种基于ARM（Advanced RISC Machine,先进精简指令计算机）的核磁共振波谱仪气动温控系统设计方案. 该控制系统以ARM为控制器,利用其内嵌的CAN控制器实现CAN总线通信,通过PID控制算法控制气流和温度,实现控制NMR实验样品的更换和旋转,检测并控制样品的温度等功能. 该设计方案具有系统控制灵活、控制精度高以及成本低的优点.      

基于STC89C51的新型液氮低温微创冷冻控制系统设计

设计了一种新型液氮低温微创冷冻控制系统,详述了系统的控制原理及各功能模块的实现.采用热流平衡原理、PID技术与STC89C51单片机及外围控制电路对冷冻冻结面范围、液氮瓶压力及冷刀刀头温度进行实时控制和显示.应用结果表明:该系统运行稳定,可靠性高,操作简单.     

基于手机短信的无线温湿度监控系统设计

系统设计利用STC89C52单片机控制,基于GSM通信、手机短信方式,实现了对室内温湿度的远距离监测与控制;监测空间一旦温度或湿度超过阈值,系统会通过GSM模块发送短信到管理员手机显示温度、湿度数据,管理员可通过手机短信远程操控继电器工作,进而启动相关设备升温、降温、加湿、去湿等工作;通过实验测试,系统实现了对室内温度、湿度的远距离监测与控制;系统具有准确度高、体积小、性能稳定、灵活方便等优点,在智能家居、农作物管理、仓储等领域有广泛的应用。     

云计算环境下的航空器飞行角度控制系统设计

云计算环境下的航空器是一个集大量复杂计算的、实时性较强的控制系统,部分信号的调用需要极高的实时性;传统的控制系统通常采用前后台模块,应用程序无限循环,其采用中断服务程序来处理异常事件,满足不了航空器飞行角度控制的实时性要求;设计了一种融合PID算法的单片机控制程序的航空器飞行角度控制的制系统;构建了云计算环境下航空器飞行角度控制系统的结构,通过姿态数据传感器采集航空器飞行角度信息,对航空器对飞行控制器、电机控制模块以及无线通信模块硬件进行了设计,通过融合PID算法的单片机控制程序实现航空器飞行角度的快速、准确控制;实验结果说明,所提控制系统的控制误差以及鲁棒性都优于传统控制系统,所提的系统具有可靠、灵活、实时性高等优势。     

锅炉主蒸汽温度控制系统二次优化控制研究

锅炉主蒸汽温度关系到电厂的安全性和经济性,而主蒸汽温度控制具有大滞后、大惯性、扰动因素多的特点,常用的串级控制很难保证控制精度和稳定性。针对这类被控对象,进行了常规控制系统的分析,提出运用二次优化原理进行控制系统设计,并在控制系统中引入预估模型实现二次优化控制,最后增加非线性均方根放大器环节对优化控制系统再优化。以电厂锅炉主蒸汽温度控制系统为例,对二次优化控制进行了仿真研究,并与传统PID控制进行比较。结果表明,该方法显著提高了控制系统的动态特性、稳态精度及鲁棒性,实现了无超调量、无稳态误差的控制精度。     

低温冷冻系统神经元PID变容量控制试验研究

为进一步提高低温冷冻系统运行稳定性及能效比,采用神经元PID解耦方法联合控制压缩机及电子膨胀阀以实现系统高精度变容量控制,解决压缩机频率和过热度耦合性问题。通过对低温冷冻系统传统双位调节控制、PID控制及神经元PID控制进行对比试验研究及分析,其试验结果显示:采用神经元PID解耦控制算法的-18℃冷冻库降温时间相比传统双位调节控制与PID控制的冷冻库分别降低了15.5%与8.0%。相比单一PID控制,神经元PID控制的压缩机排气温度与压力均有所下降,冷库温度控制精度提高±0.℃,蒸发器过热度响应时间缩短50%以上,控制精度提高±0.1℃,且系统COP提高1.5%以上。     

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。     

小型固定翼无人机纵向姿态控制律的研究

针对无人机在实际飞行过程中受到外部环境影响大,控制精度不够高的问题;研究了一种模糊参数自整定PID控制方法来完成对无人机的纵向姿态的控制;该方法在传统的PID控制的基础上,利用无人机实际飞行中的数据,建立起模糊控制规则来实现PID参数自整定,最后在通过建立的纵向姿态模型上进行仿真控制,得出仿真曲线;仿真实验结果表明,所设计的模糊PID控制器,相比于传统的PID控制器具有更好的控制性能,并且具有很好的抗干扰能力,能够满足无人机控制系统的要求。     

开放式风速控制系统的研制

在海洋工程结构动力模型模拟试验中,为了实现开放环境下风荷载的实验室模拟,研发了一套开放式风速模拟控制系统;简要介绍了系统的整体结构设计和软件开发流程;由于在开放环境下进行风速的控制容易受到外界气流、温度等环境因素的影响,控制难度大且建模较困难,采用专家-模糊自适应PID控制算法,能够较好地跟踪目标风速,实现了对风速的实时模拟控制;最后通过实验验证了所设计的开放式风速控制系统能够满足实验要求。     

敏感电阻在生物生长培养环境中的应用

基于湿敏、热敏、光敏电阻实现对湿度温度和光照的控制,能适用于温度湿度光照变化范围较大或较为剧烈的环境。利用敏感电阻对环境条件敏感的特性,将环境中的信息转化为模拟信号,通过单片机处理得到环境中湿度、温度以及光照数据。对比设定阈值,设计电路通过固态继电器选择性驱动除/加湿设备和温控光照设备工作。此系统可应用于温室养殖、大棚与实验室培养等场所,为生物提供适宜可控的生长培养环境。     

基于增益调整型模糊PID的脉动真空灭菌器控制系统

针对目前脉动真空灭菌器控制效果不好而产生湿包的问题,结合Chien-Hrones-Reswicks整定算法,提出用模糊变增益PID的控制策略,控制器输入取控制舱内温度的偏差e和偏差变化率Δe。根据实际操作经验,加入模糊规则,输出取PID控制器2个参数的调整值,从而实现PID参数的在线自整定。在MATLAB/SIMULINK环境下进行了仿真实验,进行了传统PID控制与模糊变增益PID控制动态性能的仿真比较,结果表明采用模糊变增益PID控制策略可明显提高脉动真空灭菌控制系统的动态性能。.     

BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统. 低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量, 分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦, 使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备. 低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系, 实现对前端低温超导设备的全自动控制. EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制; PLC负责前端关键设备的联锁控制, 用于保护低温超导设备的安全.     

BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统.低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量,分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦,使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备.低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系,实现对前端低温超导设备的全自动控制.EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制;PLC负责前端关键设备的联锁控制,用于保护低温超导设备的安全.     

基于STM32的低功耗智能定位阀控制器设计

针对工业控制中传统阀门定位器稳定性差、定位精度低、抗干扰能力差、智能化程度低等缺点,以及我国自主研发生产高精度阀门定位器上的不足。设计了以ARM Cortex-M3 内核处理器作为核心控制器的低功耗智能定位阀控制系统。设计中采用优化的PID控制算法,并采用齐格勒-尼克尔斯法则,自整定PID参数。通过二线制HART 协议实现与外界设备通讯。实践证明自整定PID参数能够更好的适应各种控制现场,控制系统能够稳定、快速的运行实现了阀门位置的精确定位和本安低功耗设计的要求。