论文题目: 工业现场网络构建及控制算法研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 检测技术与自动化装置
作者: 潘永波
导师: 戴义保
关键词: 工业网络,虚拟仪器,自校正控制,智能,控制
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的交叉发展,给自动控制系统结构带来了重大变革,使研究组建工业生产网络体系结构具有较高的理论意义和实际价值。论文阐述了目前工业控制中常见的三类控制系统——集中控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统的理论和实践知识。应用虚拟仪器概念和相应模块构建了一个基于RS485总线的集中控制系统平台,和为南京某研究所构建的一个基于RS422A总线和多个智能温度控制仪表的网络温度监控系统。具体地分析了它们的硬件系统构成以及通信协议的实现方法。PID控制作为最早发展起来的也是目前工业过程中应用最为广泛的控制策略之一,存在着参数难以整定的难点,这是论文的另一个着眼点。论文首先较为深入的介绍了PID控制的理论知识和经典的Z-N整定法则,并分析出PID控制器常用的原因与工业上两类典型的被控对象有关。随后提出了两类PID参数自整定方法——自校正PID控制和智能PID控制。前者包括基于带遗忘因子的增广最小二乘法辩识的辩识环节和基于单纯形法或遗传算法的PID参数寻优环节,在辩识环节中较好的解决了对对象纯延迟的处理。后者运用模糊控制和神经网络控制相关理论,构成了模糊PID控制和基于单神经元网络的PID控制。论文中所有算法均对所选的两类工业典型对象进行了仿真分析。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 工业控制网络系统的回顾与展望
1.1.1 工业控制网络系统的历史回顾
1.1.2 工业控制网络系统的发展趋势
1.1.3 虚拟仪器的概念及特点
1.1.4 以太网的优缺点及其前景
1.2 PID控制参数整定方法综述
1.2.1 常规PID参数整定方法
1.2.2 自适应PID参数整定方法
1.2.3 智能PID参数整定方法
1.3 论文研究的主要内容
1.3.1 工业现场网络的研究内容
1.3.2 控制算法的研究内容
第二章 工业现场网络的理论及构建
2.1 计算机网络的基本概念
2.1.1 计算机网络定义
2.1.2 计算机网络体系结构
2.2 工业网络的基本概念
2.2.1 工业网络定义
2.2.2 工业网络串行通信的基本方式
2.2.3 工业网络的拓扑结构
2.3 工业网络的现状
2.3.1 集中控制系统
2.3.2 虚拟仪器的构成
2.3.3 集散控制系统
2.3.4 现场总线控制系统
2.4 基于RS485 总线的集中控制系统平台构建
2.4.1 平台硬件组成
2.4.2 平台软件组成
2.4.3 实验
2.5 基于RS422A总线温控网络的构建
2.5.1 RS422 总线网络的硬件系统
2.5.2 RS422 总线网络的软件系统
第三章 PID控制算法介绍
3.1 PID控制算法基础
3.1.1 PID算法常用的原因
3.1.2 模拟PID控制算法
3.1.3 数字PID控制算法
3.1.4 PID控制器分析
3.2 整定PID控制器参数的ZIEGLER-NICHOLS法则
3.2.1 Z-N第一种方法
3.2.2 Z-N第二种方法
3.2.3 Z-N法则分析
3.2.4 实验仿真
3.2.5 仿真结果分析
第四章 自适应PID控制
4.1 辩识方法
4.1.1 增广最小二乘辩识方法
4.1.2 差分方程阶次的选择和纯延迟的处理
4.1.3 实验仿真
4.1.4 仿真结果分析
4.2 单纯形PID参数寻优法
4.2.1 单纯形法基本思路
4.2.2 实验仿真
4.3 遗传算法PID参数寻优
4.3.1 遗传算法构成要素
4.3.2 基于遗传算法的PID参数寻优法
4.3.3 实验仿真
4.3.4 仿真结果分析
4.4 自适应PID的组成
第五章 智能PID控制
5.1 模糊PID控制
5.1.1 模糊理论基础
5.1.2 模糊自适应整定PID控制原理
5.1.3 实验仿真
5.2 单神经元PID控制
5.2.1 神经网络概念
5.2.2 几种典型的学习规则
5.2.3 单神经元自适应PID控制
5.2.4 实验仿真
5.3 仿真结果分析
第六章 总结
致谢
参考文献
作者在学期间发表的论文清单
发布时间: 2007-06-11
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