一种基于ZigBee无线通信的PLC控制方法及应用

基于ZigBee无线通信技术,提出一种利用PLC进行远距离控制的方法,并将其应用到水位控制系统中,有效解决了远距离水位控制系统的通信和供电问题。通过无线发射器将水位传感器采集到的信号通过无线方式传输到PLC中,PLC根据设计的水位控制算法对输入的水位信号进行分析处理后输出控制信号,控制水泵的工作状态,实现自动供水;远距离水池的水位信号采集和传输装置采用太阳能供电,为解决有限成本下太阳能供电系统输出功率受限的困难,将系统中采集的水位信号由模拟量改为开关量;为直观、实时地显示泵组的工作状态,组态了基于WinCC的水位显示和控制程序。实际运行结果表明,系统工作稳定、可靠,实现了供水资源合理、有效的配置。     

基于GSAGA的模糊PID控制在自动油门系统中的应用研究

针对现代民用飞机非线性和时变的特点,设计了一种用于民机自动油门控制系统的模糊PID控制器;模糊控制器以速度跟踪误差及其微分信号作为输入调节PID控制器的比例、积分及微分参数,进而控制油门开度以调节发动机推力,最终实现对速度的控制;文中进一步采用广义自适应遗传算法(GSAGA)对模糊PID控制器的输出因子进行优化,在着陆模态下采用所设计的优化控制策略与传统模糊PID控制进行了对比仿真,仿真结果显示,在民机自动油门控制系统中基于GSAGA的模糊PID控制器的控制效果优于传统模糊控制方法,仿真结果符合飞行品质指标,控制效果良好。     

MIMO网络控制系统的控制器设计

研究了长时延有界的情况下,多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的控制器设计问题。首先,利用容错控制的思想建立了多输入多输出网络控制系统发生传感器故障时的模型。在此基础上,借助切换系统的理论,分析了闭环网络控制系统的稳定性,用线性矩阵不等式（LMI）形式给出了多输入多输出网络控制系统渐近稳定的充分条件和控制器的设计形式。仿真结果表明,该方法可以对多输入多输出网络控制系统中传感器故障问题进行有效的容错控制。     

一种新型矿压监测采集仪器的设计

根据矿井钢弦式压力监测传感器的工作特点,设计了一种新型矿压监测采集仪器。该仪器利用自适应反馈式扫频激振技术,以STM32单片机为主控芯片,通过单片机输出扫频激振信号,激发钢弦式压力监测传感器内部钢弦达到共振状态,根据共振频率可计算得到相应的被测压力。实验结果表明,该仪器采集微小信号的频率误差不超过0.5%,能够满足矿井生产的实际要求。     

印染错花在线智能监测系统的研究

针对目前圆网印花机对花技术的现状,提出了一种基于机器视觉技术的新型圆网印花机自动对花系统。该系统采用图像传感器实时采集印花过程中的花位标记图像,利用数字图像处理算法对采集到的图像进行处理分析,实时获取对花误差,并根据误差信号转化输出为控制信号,通过控制器控制、调节各印花网筒和整纬器的运行状态或参数,实现了印花精度的智能式检测与控制,提高了对花精度,进而提高了产品质量和工作效率。     

基于压缩采样的电力系统负荷频率自动控制研究

为降低新能源接入对电力系统的影响，研究了基于压缩采样的电力系统负荷频率自动控制方法。利用匹配追踪算法对采集到的新能源发电输出功率信号进行稀疏表示，并将稀疏表示后的信号投射至测量矩阵得到低维的测量值。在测量值范围内，运用L₁范数优化方法得到重构后新能源发电输出功率。将该功率与期望功率的偏差作为扰动项，接入基于比例积分(PI)控制器的负荷频率控制模型。利用变论域方法调节PI控制器输入与输出论域。根据模糊推理定义伸缩因子，构建变论域模糊PI控制器使之作用于负荷频率控制模型，完成电力系统负荷频率的自动控制。试验结果证明：该方法控制后的输出功率稳定，负荷扰动下区域控制偏差和频率偏差小，电力系统负荷频率自动控制的精度最高可达99%,具有实用性。     

具有时变时滞和多包丢失的网络控制系统量化H∞控制

研究了具有时变时滞与多数据包丢失的网络控制系统(networked control systems,NCSs)的量化H∞控制问题.同时考虑传感器-控制器间的测量通道及控制器-执行器间的控制通道的多数据包丢失,并将其用满足Bernoulli分布的随机变量来表示.控制输入信号和测量输出信号分别在传感器和控制器两侧进行对数量化,量化误差描述为扇区有界不确定性.利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,得到了使得闭环NCSs满足一定H∞性能指标的均方意义下指数稳定充分条件,并给出了基于观测器的时滞相关控制器设计方法.最后,通过实例证明了该方法的有效性.     

压力传感器在线状态监测装置研发

目前煤炭输送皮带采用双托辊(2个传感器)或四托辊(4个传感器)并采取传感器输出信号并联方法,以此提高皮带秤的准确性和稳定性.然而该并联方法无法对传感器进行独立采集,同时影响了传感器的故障判断.采用MSC1210Y5单片机和信号分离器,设计并联称重传感器系统的压力传感器状态在线监测装置,实现多个压力传感器并联应用时的独立采集;设计压力传感器在线状态比对算法,将不断变化的称重累计量转换为定量值,解决称重累计量为变量而无法准确在线监测的技术弊端.测试结果表明该装置较好地满足了压力传感器独立采集的要求,为称重计量装置等集中监控提供有效手段.     

基于PLC的选矿厂浮选机自动化控制系统设计

为了提升浮选机的生产效率，该文设计了基于PLC的选矿厂浮选机自动化控制系统。利用液位计与流量传感器等监测浮选机运行相关数据；利用模糊PID控制算法，以浮选机的液位误差以及误差变化率为输入，输出浮选机阀门开度，经由PLC的输入/输出模块传输至变频器内；变频器依据接收的阀门开度，自动化控制浮选机的阀门；采用交换机转换PLC输出的浮选机自动化控制结果，并由触摸屏显示自动化控制结果。实验证明，该系统可有效采集浮选机运行相关数据，在添加不同扰动信号时，该系统均可快速自动化控制浮选机，且超调量较小，具备较优的抗干扰性能。     

电厂锅炉除氧器系统的解耦广义预测控制研究

由于除氧器具有非线性、大迟延、强耦合和模型时变的特性,传统的PID调节器难以使除氧控制系统达到理想的控制效果。为了使除氧器水位和冷凝泵出口压力的控制取得满意的效果,采用解耦广义预测控制方法。该算法首先利用预测模型得到系统未来时刻的输出,然后将设定输出值和预测值间的预测误差变化率作为自适应控制器的输入,控制器利用最小二乘算法推理得到控制输出,并在系统中增加一个相互耦合项,来调整原有的自适应控制规律,获取未知参数信息并有效地抑制强耦合造成的控制量波动。通过仿真表明,该算法计算简单、鲁棒性较强、控制品质较高,运用此算法的该除氧系统比常规系统具有更优越的性能。     

一种大型设备自动调平控制器设计

某大型设备依靠人工完成水平状态的调节,该调平方法速度慢,精度低,不能很好地满足快速测试的测试要求;为此论文设计了一种嵌入式自动调平控制器,该控制器采样电压一频率转换电路采集的水平误差信号,送人FPGA进行分析和处理,以调宽脉冲加矩的信号形式对步进电机进行控制,运用PID控制方法实现仪器设备的自动调平;实验及仿真结果表明该控制器输出的PWM波占空比误差为0.5％,控制电流精度在95％以上,满足设计精度要求,且具有速度快、集成度以及自动化程度高等优点.     

列车横向加速度传感器的误差补偿

提出了一种基于最小二乘法的加速度传感器误差补偿方法,用来提高列车横向加速度的检测精度。利用正弦信号对加速度传感器进行了性能测试,确定了放大器倍数,证实了加速度传感器输出信号在波峰和波谷处误差最大,误差与输入加速度信号的幅值成正比,与输入加速度信号的周期成反比。为了减少误差,对加速度传感器进行了误差补偿,推导了补偿器的数学模型,使用最小二乘法对模型参数进行了辨识,求出该模型最优的待定常量,确定了补偿器模型。针对典型的列车横向加速度检测系统,以采集的列车横向加速度为输入信号,利用实验来验证补偿器的有效性。实验结果表明,经过补偿后,加速度传感器输出信号误差明显减少,均方误差收敛到10－4。传感器的测量精度有了显著提高,完全满足工程要求。     

IMNMSSPC算法在盾构机土压平衡控制中的应用

针对盾构掘进过程中密封舱内土压平衡控制的精确度低、效果差的问题,提出了一种改进的多变量非最小相位状态空间模型预测控制（IMNMSSPC）应用于密封舱多点土压平衡控制。该方法利用阶跃响应数据建立传递函数模型,将模型转换成状态空间的形式,在目标函数中引入了可调因子,反馈校正中对预测误差补偿进行校正,有效减小了模型失配时产生的误差;建立了以密封舱多监测点土压力为输出,以盾构机推进速度、螺旋输送机转速为输入的盾构土压平衡过程模型,通过多步预测直接递推出过程预测输出,并对控制量进行优化求解,从而实现土压平衡的自动控制。应用结果表明该算法具有较高的控制精度、良好的跟踪性能和强鲁棒性。     

基于识别液位压力的渗水系数自动测量仪设计

在测量路面渗水系数时,渗水仪操作过程中的漏水现象和人为掐表读数误差会导致测量结果偏差增大,数据记录和分析繁琐.为此,设计了渗水系数自动测量仪.该设计采用液位压力传感器实时监测水位高度变化,根据工艺流程模式动态调整电磁阀输出状态,开发了JJG 104—2015和用户自定义操作流程,不仅可以实现起始刻度与终了刻度间水位的检...     

并联传感器系统压力传感器故障诊断系统设计

在工业生产过程中电子皮带秤普遍采用多个称重传感器输出信号的并联方法,而该方法对多个称重传感器无法独立采集同时无法准确判断故障;应用TI公司MSC1210单片机最小系统和信号分离器,设计一种并联传感器系统压力传感器故障诊断系统,实现多个称重传感器并联应用时的独立采集;发明一种皮带秤称重传感器累计量校准方法,将不断变化的累计量转换成定量值实现并联传感器系统压力传感器故障诊断;结果表明该系统较好实现多个称重传感器的独立采集和故障传感器判断,为皮带秤等计量装置并联传感器系统的技术升级提供有效手段。     

煤矿地下水实时跟踪监测预警系统设计

为提高煤矿地下水水文监测和水害预测水平,设计了一种基于智能水位仪的煤矿地下水实时跟踪监测预警系统。该系统采用水敏传感器的金属探针判断智能水位仪是否在含水层中,当水位下降至低于智能水位仪时,可将智能水位仪自动下放入水,从而避免产生伪数据;采用压力传感器获取水压数据,并通过上位机软件对数据进行拟合分析,进而计算出水位。测试结果表明,该系统工作稳定,对含水层水位的测量误差不超过2cm,且能够在5s内对含水层水位突变进行预警。     

多级导电式水位传感器设计及应用

针对传统水位测量方法中对水位信号进行模数转化产生较大误差,以及传统机械式水位传感器易磨损等缺点,提出了一种采用多级导电数字式的水位传感器检测电路,并分别从系统硬件设计和软件设计的角度,提出了增强系统可靠性的措施。本系统可以实现对水位信号的多级采集,避免模拟量转换成数字量造成的误差,极大地提高了检测的准确性,具有自动控制、可靠性高、监控及时、准确方便等优点,大大提高了检测水位信号的自动化程度。该系统的成功应用说明了其具有良好的工程应用价值。     

基于GSM短消息的地下水水位自动测报系统

地下水水位测量具有测点多而分散的特点,传统的地下水水位测报系统采用人工检测的方法获取水位数据,整个测量过程繁琐、费时,而且易受人为因素影响。为了向水位监测中心提供精确、及时的水位检测数据,本文提出了一种利用GSM网络的短消息业务,来实现水位自动测报系统中水位信息远距离传输的解决方案,给出了系统结构,工作原理,并着重论述了利用短消息实现远程通信的具体实现方法。目前,已将该技术应用于太原市地下水水位监测系统,成功的实现了水位信息的自动采集、存储、远程通信及实时查询。     

基于预测控制方法的非线性神经网络逆控制

针对一类多输入多输出非线性被控对象,利用前向神经网络逼近原系统的逆系统,将其作为控制器,采用预测滚动优化性能指标训练该神经网络逆控制器,以克服干扰和不确定性影响,实现对多变量非线性对象的解耦控制。对某微型锅炉对象进行了控制算法仿真,结果表明,所提出的控制方法能够克服模型误差的影响,实现稳定解耦控制,且易于实现。在仿真过程中通过实验方法建立该锅炉对象的神经网络预测模型,并注意采用泛化方法采集训练样本数据和训练神经网络,以提高神经网络模型的泛化能力。     

基于GSM短消息的地下水水位自动测报系统

地下水水位测量具有测点多而分散的特点,传统的地下水水位测报系统采用人工检测的方法获取水位数据,整个测量过程繁琐、费时,而且易受人为因素影响.为了向水位监测中心提供精确、及时的水位检测数据,本文提出了一种利用GSM网络的短消息业务,来实现水位自动测报系统中水位信息远距离传输的解决方案,给出了系统结构,工作原理,并着重论述了利用短消息实现远程通信的具体实现方法.目前,已将该技术应用于太原市地下水水位监测系统,成功的实现了水位信息的自动采集、存储、远程通信及实时查询.