水轮机动态特性模型试验台导叶开度微机控制系统的研究

论文摘要

本文研究了水轮机模型动态特性测试时,导叶开度自动调整问题,并以P89C51RB 单片微型计算机为核心,设计了具有人工智能的产生式专家系统控制器—ESC。文中对大范围角随动系统中采用双重光电编码器“粗精组合”方式进行测量时粗大误差的产生及检错、纠错问题进行了详细的讨论。应用数字仿真方法对专家系统控制器（ESC）的控制效果与时间最优—PID复合控制（Bang-Bang-PID）的控制效果进行了比较。仿真结果表明,ESC的静态误差小于0.1%。动态特性与Bang-Bang-PID 控制相近,而对系统参数变化的适应能力大大优于后者。最后以ESC 为核心进行了实验室物理仿真试验。结果表明,实际控制效果与数字仿真结果一致,检错、纠错电路和程序均能可靠工作。

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 题目来源
• 1.2 被控对象实测参数及使用单位要求
• 1.2.1 被控对象传动结构
• 1.2.2 负载实测参数
• 1.2.3 使用单位要求
• 1.3 导叶开度控制方案及前沿机选择
• 1.3.1 导叶开度控制系统的方案选择
• 1.3.2 单片机的选型
• 第二章 控制系统构成及部件选择
• 2.1 控制系统构成
• 2.2 力矩电机及测速电机
• 2.2.1 力矩电机
• 2.2.2 测速电机
• 2.3 光电编码器及整形电路
• 2.3.1 光电编码器构造
• 2.3.2 粗精组合测量方式
• 2.3.3 测量粗大误差及纠错
• 2.3.4 减速器
• 2.3.5 整形电路
• 2.4 驱动电路
• 2.5 手动—自动切换
• 第三章 控制系统分析及数字仿真
• 3.1 系统的物理结构
• 3.1.1 负载参数及折算
• 3.1.2 力矩电机参数及折算
• 3.1.3 测速电机参数及折算
• 3.1.4 光电编码器
• 3.1.5 电流反馈环节
• 3.2 系统数字模型
• 3.2.1 力矩电机与丝杠螺母副等组装后的传递函数
• 3.2.2 电压放大及功率放大级的传递函数
• 3.2.3 速度反馈环节传递函数
• 3.2.4 电流反馈环节传递函数
• 3.2.5 系统方块图及各环节参数确定
• 3.3 控制方式的选择
• 3.3.1 关于传统PID 调节方式的讨论
• 3.3.2 产生式专家系统控制器—ESC
• 3.3.3 控制规则集
• 3.3.4 ESC 的实现
• 3.4 控制系统的数字仿真
• 3.4.1 数字仿真模型
• 3.4.2 数字仿真结果及分析
• 第四章 控制系统的物理仿真
• 4.1 物理仿真系统构成
• 4.2 控制系统软件
• 4.3 抗干扰措施
• 4.4 试验结果及分析
• 第五章 结语
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢