三容水箱的机理建模

针对三容水箱是较为典型的非线性、时延对象,具有很强的代表性这一特点,通过机理建模方法建立了三容水箱的一般数学模型。分析了线性和非线性阻力板的流量特性,并通过实验测定了阻力板流量系数。最后给出了三容水箱的线性化模型。由仿真实验可知,非线性模型的阶跃响应和实验测得的响应曲线相吻合,说明用该方法建立的数学模型是正确的和可行的。

关于三容水箱系统水量液位优化控制研究

工业上许多被控对象的整体都可以抽象成三容水箱的数学模型,研究水箱液位系统的建模、优化控制策略将有重要意义。由于小波神经网络在研究水箱液位系统建模问题时,存在权值初选随机性大,难以满足设定的目标误差函数要求的问题,选择克隆遗传算法训练小波神经网络的权值,并针对克隆遗传算法存在的"早熟",收敛较慢的现象,对克隆遗传算法加以改进,将线性递减策略引入到变异因子中。仿真结果表明,经克隆遗传算法优化过的小波神经网络不仅改善了逼近非线性的精度,同时克隆遗传算法中的收敛速度也有了较大的改进,避免了"早熟"现象。验证了设计的克隆遗传算法优化小波神经网络的有效性。

基于定性趋势分析的非线性系统故障诊断研究

针对未知的多变量非线性动态系统,提出了一种新型的基于定性趋势分析的故障诊断方法。该方法采用区间半分法提取识别趋势,用模糊趋势匹配算法将实时趋势与规则知识库中的各种典型故障的特征趋势相匹配,实时诊断系统故障。将故障诊断方法成功应用到一个连续的多变量三水箱系统。

改进差分进化算法在非线性模型预测控制中的应用

为了解决非线性模型预测控制在实际工程系统应用时,传统方法求解非凸的非线性规划问题容易陷入局部极小,计算量随着问题维数的增加呈几何级数增长的问题,对传统的差分进化算法进行了改进.通过动态调节差分进化算法的主要参数加快差分进化算法的收敛速度,同时采用多种突变策略增加种群的多样性,有效克服了传统差分进化算法容易陷入局部极小的缺点.在简单三容液位系统上的仿真实验结果证明了该算法的有效性和可行性,在工业应用中具有较好的应用前景.

一种改进型动态矩阵控制在水箱液位系统中的应用

针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了在一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)和分数阶PID(FOPID)控制相结合的新型模型预测控算法(MFOPID-DMC),以改善控制品质;用李雅普诺夫第二方法证明该算法的稳定性;将该算法应用在三容水箱液位控制系统,并与FOPID和DMC控制效果进行对比;仿真结果表明,该算法克服了FOPID超调大和DMC动态响应慢的不足,是一种鲁棒性较强、控制精度高的控制策略,较好地解决了三容水箱液位控制系统的耦合性、难以建立数学模型等问题。

国产NT-AD200型三维水箱射束扫描性能验证

目的:全面了解中国测试技术研究院NT-AD200型三维水箱的射束扫描精度与性能。方法:以德国IBA公司Blue Phantom 2三维水箱为参照,分别使用NT-AD200型三维水箱与Blue Phantom 2三维水箱对美国瓦里安公司TrueBeam医用直线加速器进行6 MV光子线剂量学数据采集。测量源皮距为100 cm和不同射野大小条件下的百分深度剂量(PDD)曲线,比较分析各相同射野条件下不同深度的离轴比(OAR)曲线。结果:与进口设备相比,在机械控制及易用性方面,NT-AD200还存在着一定的差距。在射束扫描性能方面,以Blue Phantom 2数据为基准,PDD建成区以外剂量偏差均值均小于1%,标准差小于0.3%,建成区最大剂量偏差出现在(3×3)cm^2射野大小,为-5.23%±7.41%。OAR曲线80%射野大小范围内偏差均值均小于1%,标准差小于0.3%;80%～120%射野大小范围内(半影区)剂量偏差均值均小于1%,但标准差为0.51%～1.31%;120%射野大小范围以外NT-AD200型水箱的OAR比Blue Phantom 2水箱均偏大1%左右。结论:NT-AD200型三维水箱与Blue Phantom 2三维水箱采集的剂量学数据有很好的一致性,射束扫描性能与进口设备相当。

B/S和C/S混合架构的三容水箱远程控制系统

本文以三容水箱为对象,通过对C/S模式与B/S模式的分析与研究,设计了一种基于混合模式1的远程控制系统。混合模式中控制数据的传输采用C/S模式,而B/S模式则用于发布C/S模式的客户端程序,并实现系统的管理功能。本文介绍了系统的框架结构、本地控制系统以及数据的通信等问题,重点阐述了B/S和C/S混合模式的具体设计与实现,以及远程系统的操作流程。

基于自适应动态规划的三容水箱液位控制

针对三容水箱液位控制中传统方法都要建立其数学模型的问题,提出了ADHDP(action dependentheuristic dynamic programming)方法,它无需参考模型,且具有在线学习和最优控制的特点。在Matlab上模拟了三容水箱在不同环境下的运行情况,实验结果验证了该方法的有效性和鲁棒性。

基于实验的三容水箱数学模型

三容水箱液位控制系统实验装置模拟了工业生产过程中对液位、流量参数的测量和控制。它具有过程控制中动态过程的一般特点:大惯性、大时延、非线性,难以对其进行精确控制。在实验的基础上对三容水箱的数学模型进行推导并在Simulink上进行仿真。仿真和实验结果显示建立的数学模型正确的反映出了三容水箱的动态特性。

三容系统的解耦神经网络PID控制

三容水箱是常见的非线性强耦合系统,利用一种非线性动态解耦的方法对其进行解耦(其特点是能利用非线性补偿的方式将该类系统各回路输入与输出之间完全解耦),然后采用基于BP神经网络的PID控制策略对其进行控制,并利用MATLAB进行仿真。仿真结果证明解耦的有效性,表明了BP神经网络的PID算法比传统的数字PID具有更强的抗扰动性。

三容水箱液位控制系统

针对三容水箱液位控制系统中进水阀和出水阀的非线性特性,提出了基于广义对象的非线性补偿的对象线性化方法,并在系统一阶对象的基础上,利用解析法对系统建立了精确的数学模型。数字PID控制实验表明了该方法的有效性。

模糊神经网络PID在三容水箱中的应用

现代工业生产过程日益复杂,采用先进的控制算法对生产进行控制,以提高生产控制水平,提高生产质量及效率。通过对工业过程控制中典型对象——三容水箱的液位控制分析,提出将模糊控制与神经网络结合的智能模糊神经网络PID控制。仿真结果表明该控制方法比传统PID控制具有调节时间短、超调量小、鲁棒性强的优点。该控制方法集中了模糊控制和神经网络控制的优点,自学习能力及模糊信息处理能力都具有一定优势,更能适应现代工业控制的需要。

分段线性流量特性的三容水箱控制算法研究

以具有分段线性流量特性的三容水箱为研究对象,分析了其结构特点和流量特性。针对其流量特性近似分段线性的特点,研究了变参数PID控制算法和TS-PID控制算法在该系统中的应用。结果表明,这两种PID控制策略都能对三容水箱实现有效控制。但相比之下,TS-PID这种策略根据液位变化,通过适用度加权产生PID控制参数,可实现参数的更平稳过渡,有利于改善控制性能。

三容水箱的模糊自整定PID控制

针对常规PID对非线性、时延对象控制参数难以整定的问题,根据偏差和偏差变化率来实时调整PID参数,设计了基于模糊控制原理的PID参数自整定控制器。仿真结果表明,模糊自整定PID控制器比常规PID控制器有更好的控制效果,大大改善了系统的动态和静态性能。

基于RBF-ARX模型的三容水箱系统预测控制

由于三容水箱是一个具有多变量、非线性和耦合特征的系统,难以建立精确的数学模型。为此,提出了基于RBF-ARX模型的预测控制策略。RBF-ARX模型是神经网络RBF(Radial Basis Function)和线性自回归ARX(Auto-Regres-sive e Xogenous)模型兼容组合的模型,适用于非线性系统的建模。预测控制算法基于此模型预测对象输出变化,并通过闭环控制,使误差最小。该设计首先构建三容水箱系统的RBF-ARX模型,并辨识、优化模型参数。基于此模型设计了系统预测控制器,最后通过实时控制证实了该方法的可行性和有效性。

三容器液位系统Smith预估器设计及其仿真

三容器液位控制系统具有典型的滞后特性,用常规的PID控制难以达到精确的控制效果。本文首先给出了该系统的数学模型,并应用Smith预估补偿算法进行控制,最后在C++Builder中进行了仿真。仿真结果表明Smith预估补偿控制与常规的PID控制相比,具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等优点。

一类非线性系统辨识模型的研究与应用

针对一类非线性系统采用传统机理方法难以进行系统辨识,而现代工业大多采用DCS监控生产运行,每天都会产生并存储大量过程数据,提出一种基于数据驱动辨识非线性系统的方法.采集对象的过程I/O数据,采用RBF-NN和LS-SVM两种算法训练网络,构建非线性系统的辨识模型,并将文中所述方法应用于三容水箱液位控制系统.实验结果表明两种算法均具有较好的辨识效果,能够精确预测水箱液位高度,文中所述方法能够适用于复杂非线性系统预测、预报及监测系统的运行.

软土地区储罐群地基沉降的三维数值模拟

在软土地区修建储罐群的过程中,不均匀沉降成为工程的主要控制因素之一。由于沉降问题受到储罐间距、孔隙水压力变化等动态因素的影响,使得问题的解决趋于复杂。运用FLAC3D数值模拟软件,建立三维非线性有限差分模型,综合各种变化因素的影响,研究软土地区不同净距的储罐群地基的变形及应力分布,模拟分析不同净距对储罐沉降和沉降差的影响。结果表明,在考虑地基土附加应力和超孔隙水压力共同作用时,储罐净距为0.6D(D为储罐直径)左右时比较合理。

基于PROFINET技术的液位控制系统的设计

基于PROFINET工业以太网技术及现场总线技术,设计并建立了一个网络系统实验平台,阐述了该平台的总体设计思想、工程架构,以及相关具体的软硬件实现方案。详细描述了基于PROFINET技术的工业以太网与现场总线PROFIBUS通信连接设计,并采用S7-300 PLC完成对三容水箱液位的PID控制。

LM-ADHDP控制算法在三容水箱系统中的应用

以经典ADHDP(action dependent heuristic dynamic programming)控制方法为基础,应用LM(leven-berg-marquardt)算法更新行为网络的权值,设计了一种改进自适应动态规划最优控制器,并将其应用于三容水箱系统中。仿真结果表明,该方法较经典ADHDP具有更好的控制性能。