基于組態(tài)王和MATLAB的多變量非線性系統(tǒng)在線控制的研究.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)過程中普遍存在一類具有多變量、非線性特性的復雜對象。對此類對象尋求合適的控制策略和高效的實現(xiàn)方法是工控領(lǐng)域的熱門課題之一。目前多變量非線性控制理論正快速發(fā)展，如變結(jié)構(gòu)控制理論、模糊控制理論等。但這些理論數(shù)學運算較復雜；組態(tài)軟件為人們提供了一種高效快捷地實現(xiàn)控制的方法，但其數(shù)學運算能力相對薄弱，難以實現(xiàn)如上述的一些復雜控制策略，這就需要擴充組態(tài)軟件的功能。 本文探討了組態(tài)王和MATLAB的動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)(DDE)，實現(xiàn)了

2、二者混合編程開發(fā)控制系統(tǒng)軟件的功能。分析了兩種多變量非線性系統(tǒng)理論——滑模變結(jié)構(gòu)控制理論和模糊控制理論，導出了滑?？刂破骱湍：刂破鞯脑O(shè)計方法。進一步設(shè)計開發(fā)了以下二個控制系統(tǒng)，并取得了優(yōu)良的控制品質(zhì)。 1.雙容液位滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。這是一個兩輸入兩輸出的非線性控制系統(tǒng)，控制對象是上、下水箱的液位。由于滑模變結(jié)構(gòu)控制具有降階、魯棒性強、響應快等特點，因此系統(tǒng)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制策略。根據(jù)滑?？刂圃O(shè)計方法，建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型和狀

3、態(tài)方程并將其分解為兩個單輸入的非線性系統(tǒng)，選取了線性切換函數(shù)和指數(shù)趨近律，進而推導出各狀態(tài)下的控制律。系統(tǒng)在線運行取得了優(yōu)良的控制品質(zhì)，證實了滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)越性。 2.溫度模糊控制系統(tǒng)。這是一個兩輸入兩輸出的溫度非線性、大延遲、強耦合的系統(tǒng)。由于其數(shù)學模型難以精確寫出，而模糊控制無需知道對象的精確模型且模糊控制器自身具有解耦特性，因此本系統(tǒng)采用模糊控制策略。根據(jù)模糊控制理論和作者的多次操作經(jīng)驗，分別建立了輸入輸出的模糊集、模