基于dSPACE的宽带型废气氧传感器控制器设计

宽带型废气氧(UEGO)传感器在稀燃发动机混合气空燃比控制中起着极其重要的作用,它在工作过程中的电流和温度等信号需要进行控制.研究了基于dSPACE的UEGO传感器控制器的设计,详细介绍了加热驱动、温度检测及泵电流测量等硬件电路,并利用数字PID实现泵电流的反馈控制.通过在发动机台架上实验,结果表明:设计的控制器能在较宽范围内较好地检测混合气空燃比变化.     

基于广域氧传感器的λ分析仪设计

以广域氧( UEGO)传感器为敏感元件,STM32f407为核心处理器,开展了一种λ分析仪的设计.详细介绍了UEGO传感器测量原理,推导了UEGO传感器的极限电流对空燃比的理论公式.设计了传感器信号检测与处理、工作温度控制、LCD显示等硬件电路,完成了λ分析仪的硬件设计.结合推导公式和硬件电路编写相应的软件驱动程序,传感器工作温度控制过程中引入PlD控制算法,使得温度控制性能得到了优化,空燃比值更加精确.     

天然气发动机氧传感器驱动及故障诊断策略设计

氧传感器温度控制是空燃比精确反馈的重要条件,是发动机提高燃料利用率的重要手段。本文在常规温度 PID 驱动控制的基础上,设计了氧传感器诊断控制策略,包括信号处理模块、模式选择模块及故障检测模块。同时基于开放式控制器,在快速原型测试试验台上对PID控制参数进行整定。最后在一台大功率气体发动机上进行台架实验,实验结果表明本文所设计的控制和诊断策略能快速准确地控制氧传感器温度,使其更准确地反应稳态和瞬态空燃比,并得出了不同的温度控制精度对空燃比数值的影响。     

汽油机非线性卡尔曼滤波暂态进气量估计及空燃比控制

暂态工况下缸进气量的准确估计是提高发动机空燃比控制精度的有效措施之一,为此本文提出一种基于无迹卡尔曼滤波的暂态缸进气量估计算法,并利用估计的缸进气量设计了一种前馈-反馈空燃比控制器.MATLAB环境下的仿真实验给出了所提出的算法与现有进气量估计算法的比较,同时基于暂态气量估计的空燃比控制仿真实验验证了估计的有效性.论文与现有成果的区别在于:一是暂态进气量估计模型不仅包含了歧管压力动态还考虑了曲轴角速度动态,并采用了基于非线性辨识的均值模型;二是考虑了泵气波动的影响,采用了移动平均值法的数字滤波器对泵气波动进行滤波;三是采用无迹卡尔曼滤波算法对歧管压力和曲轴角速度进行估计.     

基于Bang-Bang模糊自适应PID的干燥窑温度控制

为解决产品干燥窑温度控制过程中温度参数不易及时、准确调整的问题,该文提出了一种Bang-Bang(时间最优控制)模糊自适应PID复合控制器,利用Bang-Bang控制能最大限度的提高干燥窑温度的快速性和模糊自适应PID能提高干燥窑温度控制的准确性,使系统静态、动态都有比较理想的性能。建立干燥窑温度模型,并对该模型进行Bang-Bang模糊自适应PID控制和PID控制的仿真,两者比较结果:表明:Bang-Bang模糊自适应PID的响应明显比PID控制的响应效果优越。     

快速调节加热炉燃气量的控制系统

加热流体温度关系到加热炉的生产安全和能量的合理利用．采用出口温度控制加热炉燃气量,导致自动控制系统存在滞后性,造成出口温度大幅度变化．甚至加热管烧焦现象。提出利用加热介质入口参数辅助加热管出口温度控制加热炉燃气量．通过预估控制法计算燃气量,采用模糊控制技术评价出口温度,设计了一种新的快速调节加热炉燃气量的控制系统．进行了现场应用。结果表明,改造后加热炉的控制系统性能得到较好的改善．出口温度最大偏差减小4．28％,稳定时间提高12h．效率提高5．5％。     

冻干试验机温度自适应模糊PID算法研究

将模糊控制理论应用于冻干试验机的温度控制系统中,有助于提高温度响应曲线的跟随性及加快反应时间,从而可以提高温度的控制精度。通过PID控制与参数自适应模糊PID控制的对比的MATLAB仿真实验,获得了调节时间有明显改善的参数自适应模糊PID控制器算法;对真空冷冻试验机系统的近似模型进行了定量分析,并结合实践经验,给出了模型的数学表达式。应用新研制的控制器算法,对具有非线性、大滞后特征的冻干试验机温度系统具有很好的控制作用,弥补了传统的PID控制的不足。     

医用充气式保温毯控制系统设计及仿真

针对医用充气式保温毯的温度控制要求,提出其温度控制闭环系统的结构,系统的硬件电路主要由温度传感器、单片机及RS232通讯模块等组成。采用PWM方法控制晶闸管导通时间的方式来改变加热丝的加热时间、采用自适应模糊PID控制方法实现保温毯气囊出气温度的自动调节与控制。将整个控制过程分为两个阶段:自动调节初始阶段,加热丝加热的占空比为100%;当温度达到一定值后转入自适应模糊PID控制阶段,由相应控制量来决定加热丝加热的占空比,实现气体温度的调节。通过MATLAB仿真分析表明,所采用的自适应模糊PID控制方法优于常规的PID控制,具有良好的适应性和鲁棒性,可明显提高系统的稳态精度。     

基于宽域氧传感器的空燃比分析仪设计与实现

根据LSU 4.9宽域氧传感器的特性,采用通用元件、以STM32F103作为控制算法的实现平台,展开了空燃比分析仪的设计与实现.在硬件方面,以LSU4.9宽域氧传感器中氧化锆的负温度系数(NTC)特性为基础,提出了一种通过交流电压比较内阻值的方式控制氧传感器的温度.此方法不仅简化了电路,而且消除了因测量电路的差异性所产生的影响;在软件方面,针对泵电流存在的摄动,提出了采用比例-积分-微分神经网络(PIDNN)算法实现对氧传感器的反馈控制.实验表明:设计的空燃比分析仪可满足快速启动的要求,且能在0％～12.1％的氧气浓度范围内实现准确测量,动态响应时间短,能良好地跟踪环境氧气浓度的变化.     

基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法

针对细胞培养箱温度控制具有非线性、时滞性、易受干扰且难以建立精确的数学模型的特点,传统的PID控制方法对于快速维持系统箱内温度稳定存在一定的局限性。提出了以温度误差和误差变化率为控制输入,培养箱内温度为控制量的模糊PID参数自整定的温度控制算法,实现了对PID参数的实时在线修正。实验表明,该模糊PID参数自整定温度控制算法,温度从26℃上升到目标温度37℃,建立稳态的时间为2890s,温度超调极小。系统温度控制精度为±0.05℃,并在相同型号的细胞培养箱上同样得到验证。在控制稳定性方面获得了比传统PID控制更好的控温效果,稳定快,极小超调,温度控制精度高,能满足细胞培养箱温度控制的要求。     

Hybrid intelligent control of combustion process for ore-roasting furnace

Because of its synthetic and complex characteristics, the combustion process of the shaft ore-roasting furnace is very difficult to control stably. A hybrid intelligent control approach is developed which consists of two systems： one is a cascade fuzzy control system with a temperature soft-sensor, and the other is a ratio control system for air flow with a compensation model for heating gas flow and air-fuel ratio. This approach combined intelligent control, soft-sensing and fault diagnosis with conventional control. It can adjust both the heating gas flow and the air-fuel ratio in real time. By this way, the difficulty of online measurement of the furnace temperature is solved, the fault ratios during combustion process is decreased, the steady control of the furnace temperature is achieved, and the gas consumption is reduced. The successful application in shaft furnaces of a mineral processing plant in China indicates its effectiveness.     

竖炉燃烧室温度的智能控制方法及应用

针对工况变化频繁的竖炉焙烧过程,采用智能控制方法设计了燃烧室温度智能控制系统。该系统由温度的串级模糊控制、空气流量比值控智和自适应补偿系统组成。自适应补偿系统通过智能故障预报器预报出燃烧室的运行状况,根据运行工况的变化通过基于案例推理技术的自适应补偿器给出加热煤气补偿用量和空燃比的校正值,从而实现了燃烧室温度的自适应控制。通过在某选矿厂22台竖炉中成功应用,表明了竖炉燃烧室温度智能控制方法的有效性。     

基于参数自整定Fuzzy-PID控制器的气体温控系统

本文设计建立了快响应气体温度控制系统，通过对系统控制策略的理论和实验研究，实现了快响应气体温度控制系统的高精度快响应控制。首先，结合运用传热学、热力学和气动伺服控制技术相关理论，建立了快响应气体温度控制系统的数学模型;其次，对快响应气体温度控制系统进行了相应控制策略的研究。本文设计出参数自整定FUZZY-PID控制器，同PID控制相比，本文所提出的控制策略能明显改善系统的动静态性能。     

基于模糊理论的蒸汽加热罐温度控制系统的设计

依据模糊自整定PID调节方式,将DS18B20采集的温度信号传送给微处理器LPC2103,以控制相应的调节阀,实现对蒸汽加热罐的温度进程控制,控制精度可达±0.2℃,从而有效调控猕猴桃果脯的含糖量,提高猕猴桃果脯质量。该控制系统结构简单,能够较好地克服温度对象的纯滞后特性,控制响应时间短,超调小。     

模糊控制在退火炉燃烧过程控制中的应用

燃油退火炉控制的困难在于过程中参数的多变性,非线性,噪声,不对称的增益特性,以及 较大的纯滞后.本文介绍了模糊控制在退火炉燃烧过程中的应用.在炉温和炉压控制回路 中,采用了经过改进的模糊控制器,得到了较快的响应特性和较精确的温度、压力控制效果. 作者还应用模糊集理论设计了一种模糊自寻优控制器,对油/风比进行控制.运行结果表明, 模糊控制能克服退火炉燃烧过程控制中的上述困难,具有较强的鲁棒性,获得了满意的控制效 果.     

基于平均功率的模糊控制及其应用

热电偶检定炉的温度控制具有大滞后、时变性等特点，常规的PID控制在温度变化较大时，参数整定困难，且调节时间过长。目前应用广泛的模糊控制可有效提高响应速度，但其稳态误差较大，为了提高稳态精度，本文提出了一种基于当前测量点之前几分钟的输出平均功率的模糊控制算法。提高了控制精度，缩短了调节时间。实验证明，这种控制方法能取得令人满意的控制效果。     

非线性系统有限时间自适应动态面容错控制

针对具有传感器故障的一类严格反馈非线性系统, 提出一种有限时间自适应动态面容错控制策略. 考虑的 传感器故障包括: 固定偏差故障、漂移故障、精度下降及失效故障. 以反步法为主要设计依据, 利用模糊逻辑系统处 理模型中的未知函数. 该控制策略的显著优势在于结合有限时间理论、容错控制、模糊逻辑控制及动态面控制, 使 得系统无论发生故障与否, 均使得系统在原点处是半全局实际有限时间稳定, 同时保证系统的实际输出信号在有限 时间内跟踪期望信号, 且跟踪误差收敛于坐标原点的小邻域内. 另外, 通过采用动态面控制技术克服了传统反步法 中的计算复杂问题. 最后, 仿真算例证明了该设计方案的有效性.     

模糊自适应Smith预估器在温室控制中的应用研究

该文以蒸汽管道为对象,采用机理分析法对温室加温时的温度对象进行分析,得到室内温度模型和蒸汽管道模型。采用模糊控制技术,组成温室温度的模糊控制系统。针对温室系统大延时滞后的特点,采用自适应Sm ith预估器对温室模糊控制系统进行补偿,组成模糊自适应Sm ith预估控制系统。运用MATLAB软件的S imu link建立温室控制系统的仿真模型,并分别用常规模糊控制技术和模糊自适应Sm ith预估控制技术对温室加温进行仿真试验,仿真结果表明在温室加温的模糊控制系统中增加自适应Sm ith预估器后,系统具有更强的适应能力,系统的动态特性都有了较大的改善。