环境试验设备介绍及建模探讨.doc

目 录三号粗黑体加粗，居中，2倍行距，段前断后各1行间距摘要章用四号黑体Abstract第1章 绪论章用四号黑体， 1.25倍行距1 1.1 预测控制概节用小四号宋体11.2 环境试验设备简介21.3 主要研究工作21.4 本文安排 3第2章 基础知识介绍 42.1 预测控制的基本原理 42.1.1 预测控制的三项基本原理小节用五号宋体字 42.1.2 预测控制的几种算法 52.2 动态矩阵控制算法 52.2.1 概述 52.2.2 动态矩阵控制算法 6第3章 环境试验设备介绍及建模研究113.1 环境试验设备介绍113.1.1 简介113.1.2 环境试验设备的结构及硬件113.1.3 环境试验设备控制的难点133.2 环境试验设备的建模研究143.2.1 环境实验设备的模型概述153.2.2 飞升曲线法辨识环境试验设备的数学模型17第4章 多变量预测控制算法的研究与推导204.1 多变量预测控制算法的推导204.2 仿真研究24第5章 多变量非自衡系统预测控制算法的研究与推导265.1 多变量非自衡系统预测控制算法26 5.1.1 单变量非自衡系统预测控制算法26 5.1.2 多变量非自衡系统预测控制算法295.2 仿真研究33第6章 环境试验设备的预测控制研究356.1 脉冲响应系数模型的获得及对象特性分析356.1.1 脉冲响应系数模型的获得356.1.2 对象特性分析366.2 仿真控制实验37 6.2.1 参数选择37 6.2.2 仿真控制结果43附录45 附录1 计算机程序清单45参考文献46致谢47英文原文及翻译48注：目录正文采用1.25倍行距，字体见说明，分散对齐；所有西文字采用 Times New Roman摘 要三号粗黑体加粗，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页本文详细介绍了多变量预测控制算法及其在环境试验设备控制中的应用。由于环境试验设备的温度和湿度控制系统具有较大的时间滞后，而且系统间存在比较严重的耦合现象，用常规的PID控制不能取得满意的控制效果。针对这种系统，本文采用了多变量预测控制算法对其进行了控制仿真。预测控制算法是一种基于系统输入输出描述的控制算法，其三项基本原理是预测模型、滚动优化、反馈校正。它选择单位阶跃响应作为它的“预测模型”。这种算法除了能简化建模过程外，还可以通过选择合适的设计参数，获得较好的控制效果和解耦效果。本文先对环境试验设备作了简介，对控制中存在的问题进行了说明；而后对多变量预测控制算法进行了详细的推导，包括多变量自衡系统预测制算法和多变量非自衡系统预测控制算法；然后给出了系统的建模过程及相应的系统模型，在此基础上采用多变量预测控制算法对环境试验设备进行了控制仿真，并对仿真效果进行了比较。仿真结果表明，对于和环境试验设备的温度湿度控制系统具有类似特性的多变量系统，应用多变量预测控制算法进行控制能够取得比常规PID控制更加令人满意的效果。关键词：多变量系统，预测控制，环境试验设备注：正文采用小四宋体，首行缩进2字，1.25倍行距，两端对齐；所有西文字采用 Times New Roman中文摘要共400600个字，关键词36个词“关键词”采用三号黑体中文摘要独占一页Abstract三号Times New Roman粗体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页In this paper, multivariable predictive control algorithm and its application to the control of the environmental test device are introduced particularly. The temperature and humidity control system of the environmental test device is characterized as long time delay and severe coupling. Therefore, the routine PID control effect is unsatisfactory. In this case, the simulation of the temperature and humidity control of the environmental test device based on multivariable predictive control algorithm is made.Predictive control algorithm is one of control algorithm based on description of systems input-output. Its three basic principles are predictive model, rolling optimization and feedback correction. It chooses unit step response as its predictive model, so that the modeling process is simplified. In addition, good control and decoupling effects could be possessed by means of selection suitable parameters.In this paper, the environmental test device is introduced briefly and the existing problems are showed. Then multivariable predictive control algorithm is presented particularly, including multivariable auto-balance system predictive control algorithm and multivariable auto-unbalance system predictive control algorithm. Next, system modeling process and corresponding system model are proposed. Further, the multivariable predictive control algorithm is applied to the temperature and humidity control system of the environmental test device. Finally, the simulation results are compared.Results of the simulation show that multivariable predictive control algorithm could be used in those multivariable system like the temperature and humidity control system of the environmental test device and the control result would be more satisfactory than that of the routine PID control.Keyword: Multivariable system, Predictive control, Environmental test device注：正文采用小四号Times New Roman，首行缩进2字，1.25倍行距，两端对齐；中文摘要共400600个字，关键词36个词“Keyword”采用三号加粗英文摘要独占一页第1章 绪 论三号粗黑体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页第1.1节 预测控制概述二级标题小三黑体居中，1.25倍行距，段前断后各1行间距，70年代后期，在美、法等国的工业过程领域内出现了一类新型计算机控制算法，如动态矩阵控制（DMC）、模型算法控制（MAC）。这类算法以对象的阶跃或脉冲响应为模型，采用滚动推移的方式在线地对过程实现优化控制，在复杂的工业过程中显示出良好的控制性能。1978年，理查勒特（Richalet）等首次详细阐述了这类算法产生的动因、机理及其在工业过程中的应用效果。从此，预测控制（Predictive Control）作为这类新型控制算法的统一名称，便开始出现在控制领域中。正文采用小四宋体，首行缩进2字，1.25倍行距，两端对齐；所有西文字采用 Times New Roman第1.2节 环境试验设备简介环境试验设备是模拟人们所期望的一种自然环境而对某些工业产品进行环境实验的装置。温度、湿度环境试验是最常进行的环境试验之一（特别对于电子产品来说）。为了达到人们预期的试验目的，要求该环境试验设备的温度、湿度能够被精确的控制在某设定值上。广州某公司目前生产的各型号环境试验设备，在使用MPC-2000A控制器时，普遍出现温度、湿度控制效果不够理想，超调量过大等现象，严重制约着整台设备质量的提高。初步分析认为，原因是控制算法设计不够合理，控制器参数设置不佳，系统的温度、湿度相互关联，动态干扰频繁。为此必须对环境试验设备作完全的动态分析找出合理的控制策略和优化的控制器参数，才能提高其控制品质和整台设备的质量。第3章 环境试验设备介绍及建模研究第3.1节 环境试验设备介绍 3.1.1 简介 三级标题四号黑体，齐头，1.25倍行距，不空行环境试验设备是模拟人们所期望的一种自然环境而对某些工业产品进行环境试验的装置。温度、湿度环境试验是最常进行的环境试验之一（特别是对于电子产品来说）。为了达到人们预期的试验目的，要求该环境试验设备的温度、湿度能够被精确的控制在某设定值上。3.1.2 环境试验设备的结构及硬件高精度温度、湿度环境试验设备系统的硬件结构框图如图3-1所示：冷冻压缩机温度、湿度试验箱图3-1 温度湿度控制系统的硬件结构图测量电路环境试验设备是模拟人们所期望的一种自然环境而对某些工业产品进行环境实验的装置。温度、湿度环境试验是最常进行的环境试验之一（特别对于电子产品来说）。为了达到人们预期的试验目的，要求该环境试验设备的温度、湿度能够被精确的控制在某设定值上。广州某公司目前生产的各型号环境试验设备，测量电路环境试验设备是模拟人们所期望的一种自然环境而对某些工业产品进行环境实验的装置。温度、湿度环境试验是最常进行的环境试验之一（特别对于电子产品来说）。为了达到人们预期的试验目的，要求该环境试验设备的温度、湿度能够被精确的控制在某设定值上。广州某公司目前生产的各型号环境试验设备，A/D转换A/D转换PC机通讯接口外部时钟加电及故障自恢复电路INTEL8032RAMROM打印机接口打印机键盘、显示接口键盘显示器输出控制接口光电隔离Pt100Pt100加热器加湿器蒸发器风机图题用5号黑体，图中文字用5号宋体设备箱体内的温度和湿度是需要严格控制的被控参数，控制手段是相应的加热器和加湿器。箱体上还装有冷冻压缩机，具有降温和去湿功能，以便保持箱体内的温度和湿度平衡。附 录三号粗黑体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页附录1 计算机程序清单小三号宋体，居中上下空一行, .参考文献三号粗黑体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页1 张，黄. 自适应神经元非模型多变量优化补偿控制J.理论与应用，1996，15(3)：3463512 何，黄编著. 智能控制及其应用M. 北京：大学出版社，19983 张. 多变量非线性控制：学位论文. 上海：大学系，20014 M.A.Henson, D.E.Seborg. Input-output linearization of general nonlinear processJ. AIChE J.，1990，36：175317575 Jiang Y A. High order C In:Proc.14th IFAC World Congress, Beijing, PRC, 1999. Vol.G:433478致 谢三号粗黑体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页要感谢的人很多，特别要感谢指导老师和同学们，感谢老师在毕业环节期间对我的谆谆教诲。感谢所有帮助过我的人们。.有关论文排版的总的说明：1 论文的一级标题（章）应采用统一的格式（三号粗黑体，居中，2倍行距，段前断后各1行间距，段前分页），包括：目录、摘要、abstract、各章、附录、参考文献、致谢。2 论文的二级标题（节）应采用统一的格式（小三黑体，居中，1.25倍行距，段前断后各1行间距），详见章节示例。3 论文的三级标题（小节）应采用统一的格式（四号黑体，齐头，1.25倍行距，不空行），详见章节示例。4 正文采用小四宋体，首行缩进2字，1.25倍行距，两端对齐；所有西文字采用