過程控制半實物仿真試驗系統(tǒng)的研究與應用.pdf

1、過程控制是高校自動化學科的一門重要過程,學生在課堂上學習理論知識后,需要在實踐中進行消化和理解,以及在理解的基礎上創(chuàng)新.為此,建立一個操作簡單、控制算法易于實現的過程控制實驗系統(tǒng)尤為重要.本課題在原有的過程控制實驗裝置的基礎上,利用半實物仿真思想,對過程控制半實物仿真試驗系統(tǒng)進行了研究,構建了一個用于過程控制實驗的半實物仿真試驗系統(tǒng).所謂過程控制半實物仿真試驗系統(tǒng)就是對用于完成過程控制任務的控制器進行開發(fā)和測試的環(huán)境,它把虛擬的控制器模

2、型和實際現場環(huán)境相結合,組成一個硬件在回路的半實物仿真系統(tǒng),實現了控制器的快速原型設計.在本試驗系統(tǒng)中,數據的采集、控制的輸出以及控制算法的實現都是在PC機中完成的,PC機提供了一個虛擬控制器設計和測試的環(huán)境.虛擬控制器的設計主要是在Simulink下進行的,Simulink為虛擬控制器的實現提供了一個圖形化的環(huán)境,Simulink不但在數字仿真中有著強大的功能,而且可以在外部模式下進行實時仿真.為了測試控制器的控制效果,利用Real-

3、Time Workshop先把Simulink下建立的模型轉化為可以在不同目標環(huán)境下運行的實時可執(zhí)行程序,然后在Real-Time Windows Target的支持下,在Windows操作系統(tǒng)中實時運行程序,由于在Simulink的模型中,可以加入標準的輸入輸出模塊來代表實際的數據采集控制卡,PC就可以完成數據采集、算法運算和控制輸出了.這樣就建立了一個既包括虛擬控制器,又包括現場環(huán)境在回路的半實物仿真系統(tǒng),從而來測試虛擬控制器的控制

4、效果.基于這個試驗系統(tǒng),作者完成了數學模型的建立、教學實驗平臺的開發(fā)以及模糊控制技術的研究這三個方面的工作;在這個過程中,也充分肯定了本試驗系統(tǒng)的優(yōu)越性,具體有如下幾個優(yōu)點:1)提供了一個圖形化虛擬控制器開發(fā)環(huán)境.2)提供了一個實時可執(zhí)行代碼的生成機制.3)利用Real-Time Windows Target提供的內核,實現了在Windows操作系統(tǒng)下的實時控制.4)提供了在線參數修改,圖形化顯示數據和數據存儲等功能.5)對多種數據采集