基于LABVIEW的实验室过程控制系统设计

针对实验室过程控制系统中MATLAB软件不能充分体现系统的工艺流程且界面操作不灵活及曲线分析性不强等问题,提出了一种基于LABVIEW为操作界面的过程控制系统。此系统将LABVIEW虚拟仪器与MATLAB软件相结合,充分发挥了LABVIEW软件操作简单便捷及控制界面友好的特点与MATLAB软件平台强大的计算功能。并针对系统中的执行机构电动阀存在死区,使得系统存在死区振荡这一问题,将系统的执行机构由电动阀更换为变频器,避免了死区振荡。研究过程中,在YC-SX多变量过程控制实验平台上进行了实验验证,并以单容水箱液位控制系统为例进行调节与控制。实验结果表明,此系统数据运算、处理能力以及简易化程度极高,操作灵活且具有友好的图形界面,达到了设计目的。     

基于STM32的凝结水液位监控系统的设计与实现

为降低PLC控制单容器液位控制系统的设计难度及成本,本系统选用STM32和STC89C51分别作为上位机与下位机的处理器,设计了基于Modbus-RTU协议的液位监控系统;实现了数据实时采集、显示与报警功能;采用PID算法很好的实现了凝结水液位恒值控制,满足了设计要求;最后给出了系统的实物图和测试结果。实验表明,该系统经济实用,抗干扰能力强,可以在工业控制中广泛使用。     

触点式光纤液位传感器传感头的制作及其应用

具体描述了触点式光纤传感头的制作过程和工作原理。对传感头的微观形状与反射率的关系进行了实验研究。应用这种传感头设计了一种光纤闭环液位控制系统。应用该传感头设计的光纤液位闭环控制系统已经在实验室运行近一年 ,取得了良好的效果。由于该控制系统是本征安全型的 ,因此适用于一切易燃、易爆的恶劣环境 ,如石油、化工等领域。     

液位传感器容错控制方法研究

传统的PID(比例-积分-微分)控制法在液位过程控制中占据主要地位,但由于液位控制系统,特别是其系统传感器容易发生故障,使得PID控制法具有抗故障能力不足的缺陷,对生产生活造成重大损失,因此需采用容错控制方法使得液位传感器发生故障时仍能较为正常运行,提出状态观测器估计传感器液位故障值的容错控制方法,使状态观测器对故障状态产生观测跟踪,将故障状态作用于原控制器,并使原控制器弃置已经存在故障的传感器信号,使得故障值被抵消。     

基于啁啾布喇格光栅的液位传感器

设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽,就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证,实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感,且在测量范围内,反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。     

一种改进型的高解析喷码机控制系统的设计与实现

设计了一种以ARM9处理器和Windows CE操作系统为核心的改进型高解析喷码机控制系统。硬件上,采用绝对式光电编码器检测待喷物体的移动速度,提高检测精度;同时增加了喷头喷印速度的自动调节功能;摄像头模块实现了实时监控喷码机工作情况的目的。软件上,以S3C2440处理器的BSP包为基础,进行源代码的移植开发工作,应用到喷码机平台。硬件电路的设计完善了整个喷码机系统,软件程序的设计维护了喷码机系统的正常运行。实验测试结果证明,此系统满足高性能的要求,完成设计目标。     

基于EPICS 的HL-2A 装置实时监测和报警系统

分析了HL-2A 实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS 网络的实时监测和报警系统。通过SNMP 协议,以EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

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分析了HL-2A实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS网络的实时监测和报警系统。通过 SNMP 协议,以 EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个 IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

电厂空冷岛喷雾冷却控制系统开发

为了解决内蒙准大电厂在夏季不能满负荷发电这一问题,提出利用喷嘴在散热器周围形成喷雾这一方法,促使散热器环境温度降低,提高散热器热交换率,降低煤耗,提高发电量,实现满负荷发电。为更好的控制雾化效果,设计一套喷雾冷却控制系统。系统以PLC为主控制器,以超声波液位传感器为反馈单元,电动调节阀为执行机构,实现大型容器的液位控制。系统能对水泵进行旁路调节,并具有速断保护功能。该系统运行结果表明,良好的雾化效果有效提高了电厂发电效益。     

光电液位传感测量系统的准静态特性研究

光电液位传感位移测量系统中,液体作为测量的特殊敏感元件,其准静态特性研究的滞后一直制约着系统进行准静态测量的应用。为此,建立了三通道连通管模型,推导了液位振荡的运动方程。通过分析知连通管的直径、液体总长以及液体的运动粘滞系数是影响液体准静态特性的主要因素。在此基础上进行了准静态特性实验。实验结果验证了液位振荡规律,得到了各系统参数对液位振荡的影响特性,从而得到系统的优化准则。     

基于虚拟仪器的压电陶瓷驱动技术研究

针对压电陶瓷驱动器的非线性应变,以压电陶瓷微位移驱动原理为基础,分析了扫频激光器腔长控制原理;在硬件时钟的定时下,分析了压电陶瓷的驱动特性,并通过调整驱动信号的步长电压来调节压电陶瓷的非线性。设计了基于虚拟仪器的控制系统,并对线性化方法进行了原理分析和实验。实验结果表明,该测量系统可以使压电陶瓷在其伸长范围内线性地伸长。     

采用MSP430的舵机控制系统设计及实现

航空电动舵机是飞行器控制系统的关键组成部分,为航空舵机设计高性能的控制器具有重要意义;针对航空舵机,设计并实现了一种采用MSP430单片机的稀土永磁无刷直流电机的舵机控制系统;提出系统的复合伺服控制策略并设计了控制系统结构;设计硬件与软件系统实现复合伺服控制并进行随动实验测试,实验结果显示系统跟踪误差小,无超调量和静态误差,表明系统具有很好的稳态和动态特性,控制效果良好。     

基于OpenCV的透明瓶装无色液体液位实时检测

为了实现对无色液体透明瓶装产品的非接触性检测,设计一种液位实时检测系统;系统通过工业数字摄像头实时采集产品图像,基于OpenCV开源平台,对其进行相关的预处理,检索液体区域的轮廓,提出了一种适合液位检测的包围盒取高算法,可得到液位高度;图像采集过程中利用白色背景和特殊的光源设计突显液体区域,不借助外部测量仪器对液位进行实时检测;对100副不同液位的产品图像进行测试,测量结果表明,此系统能够快速准确地获得瓶装液体的高度信息,最大相对误差0.8%,具有较好的准确性和实时性。     

HL-2M装置反馈控制系统的设计

简要描述HL-2M控制系统的概念设计,主要对其中反馈控制部分作了介绍,重新编写了反馈控制程序。为了满足HL-2M装置对控制系统的进一步要求,重新设计了反馈控制系统程序。对其中一些功能的实现方法进行了设计改进,引入了由反射内存卡构建的实时通讯网络,并以此通讯网络为基础进行了反馈控制系统的架构布局。在Linux操作系统中,利用以前放电的实验数据,模拟测试了新的反馈控制系统。测试结果良好,满足预期要求。     

石油钻井泥浆池液位高度声学检测报警系统

本文利用气介声纳原理提出了监控石油钻井中泥浆池液位高度的可靠方法,建立了预测井喷发生的自动控制系统,为钻井台录井系统提供了泥浆波位变化的报警信号。 文中叙述了这一方法的原理和为提高测量精度所进行的温度修正方法,并给出了实验结果。     

无人机地面滑跑前轮方向舵联合纠偏控制系统设计

针对无人机地面滑跑过程中的侧向纠偏问题,建立了无人机地面滑跑的全量非线性模型;通过机轮坐标系的引入,重点分析了地面作用力模型的建立方法;为了使用经典控制理论进行控制系统的设计,通过控制指令分配,将多输入单输出的无人机滑跑模型转化为单输入单输出的系统;利用该模型,以某型民用无人机的具体参数为基础,设计了前轮和方向舵联合偏转的滑跑纠偏控制系统;仿真结果表明,所设计系统满足性能指标要求;与单独前轮纠偏、单独方向舵纠偏方案进行了对比,结果表明,采用前轮和方向舵进行联合纠偏,不但可以兼顾低速和高速时的纠偏效果,而且提高了系统的抗风能力。     

基于动态故障树的核电站蒸汽发生器液位控制系统可靠性研究

蒸汽发生器作为压水堆核电站一、二回路之间重要的连接设备,蒸汽发生器液位控制系统(Steam Generator Water Level Control System,SGWLCS)的可靠性直接影响核电站的安全性与发电效率.基于蒸汽发生器液位控制系统的系统构成与控制逻辑,本工作采用动态故障树对SGWLCS进行可靠性建模,...     

基于改进的通用学习算法非线性预测控制系统设计

传统的PID控制由于对象的非线性,会导致控制系统震荡加剧,而且会造成闭环系统的不稳定,这对于系统的设计与维护造成了很大的困难;为了解决该问题,提出了一种改进的ULN预估非线性预测控制系统设计方案;利用通用学习算法对不同的滞后对象进行训练,在基于对象充分学习的基础上,设计了ULN预估控制器;最后做了多组对比实验,以典型的PH中和控制系统为例,利用通用学习算法对不同的滞后对象进行训练,在基于对象充分学习的基础上,设计了ULN预估控制器;通过仿真实验结果表明,提出的方法比传统的方法具有更好地控制效果,系统具有更强的鲁棒性能。     

月球六分之一微重力环境模拟装置的设计与实现

为了对在月球上工作的机械臂进行地面仿真实验,设计并实现了一套悬吊式的、以视觉伺服方式作为随动控制系统的月球六分之一微重力模拟装置。为了能够满足高精度、大视场、大景深、高频率的成像条件,设计了以LED光源主动发光为基础的目标标志器以及基于激光测距仪及双相机多传感器融合的视觉测量系统,提出了一套目标识别、检测和位置测量的方法。采用PMAC运动控制卡作为执行机构的控制器,实现对电机的数字PID控制;经过试验验证,所设计的系统操作简单、运行稳定、微重力模拟精度高。     

三模冗余计算机系统在深潜救生艇舵机控制中的应用研究

随着海洋技术的发展,潜艇的应用越来越广泛,在深海下潜艇一旦出事故很难像陆地上一样进行救援,因此深潜救生艇的应用必不可少;而深潜救生艇在水下航行中难免会发生故障,针对舵机可能发生的故障,设计了一种应用于深潜救生艇控制系统的TMR(triple modular redundancy)运动控制计算机系统;该系统以研究能满足于高可靠性系统的冗余技术为立足点,采用故障检测算法和表决算法,研究适用于它的冗余管理方案,以最大限度的提高冗余系统的故障容错能力;最后为验证设计方案的可行性,设计了故障模拟实验,将设计的TMR运动控制计算机系统应用于深潜救生艇的舵机控制中,用于验证冗余设计方案以及故障检测算法和表决算法的可行性;通过仿真结果证明了该控制系统对深潜救生艇舵机控制的有效性。