遠程控制理論實驗室專用控制器的研究與開發(fā).pdf

1、目前，控制理論研究者對于復雜對象控制方法的研究多是通過仿真驗證或理論分析，缺乏物理實驗系統(tǒng)的驗證。因此，為復雜對象控制方法的研究提供一個易于實驗的物理實驗系統(tǒng)是具有重要意義的?？刂破髯鳛榭刂葡到y(tǒng)中最為重要的組成部分，其性能決定了整個實驗系統(tǒng)的性能是否優(yōu)越。因此，本文依托于東北大學“985工程”流程工業(yè)綜合自動化科技創(chuàng)新平臺，首先提出了遠程控制理論實驗室的總體架構(gòu)，在此架構(gòu)下進行了遠程控制理論實驗室專用控制器的研究與開發(fā)。通過本文開發(fā)的控

2、制器搭建的實驗系統(tǒng)，可以為控制理論研究者提供一個易于復雜對象控制算法研究的實物控制實驗系統(tǒng)，使他們不僅能完成復雜對象控制算法的仿真研究，同時也能夠快速地在實物系統(tǒng)上進行實時控制實驗驗證。這樣，各種復雜對象控制算法通過實際物理系統(tǒng)的實驗驗證，也促進了該方法應用于實際工業(yè)過程。同時本文開發(fā)的控制器支持網(wǎng)絡控制，方便遠程控制實驗系統(tǒng)的構(gòu)建。
　　 本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　 1.針對于控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對國內(nèi)外先進控制器

3、技術(shù)進行了分析和總結(jié)，提出了遠程控制理論實驗室專用控制器的總體結(jié)構(gòu)思想，對遠程控制理論實驗室專用控制器系統(tǒng)進行了總體設計，并對其硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行了功能與結(jié)構(gòu)設計。硬件系統(tǒng)采用快速原型和模塊化設計思想，并支持網(wǎng)絡控制，易于功能擴展和實驗連接。軟件系統(tǒng)采用圖形化編程，支持實時代碼自動生成，避免繁瑣代碼的編寫。
　　 2.對專用控制器系統(tǒng)中硬件和軟件系統(tǒng)進行了詳細設計與開發(fā)。其中，硬件系統(tǒng)包括了目標控制器和驅(qū)動器的設計與開發(fā)。目

4、標控制器是核心控制單元，提供AD、PWM和GPIO等豐富接口，驅(qū)動器提供通用接口并根據(jù)控制信號實現(xiàn)對實物對象的控制。軟件系統(tǒng)包括了人機界面、模塊庫以及實驗案例的設計與開發(fā)。模塊庫包括硬件系統(tǒng)接口驅(qū)動庫、對象模型庫和算法庫等。
　　 3.進行了遠程控制理論實驗室專用控制器的實驗驗證。針對Quanser實驗對象，利用本文開發(fā)的控制器分別進行了基于Simulink的旋轉(zhuǎn)柔性臂實時控制實驗、基于MATLAB的旋轉(zhuǎn)倒立擺虛擬仿真實驗和基于