基于LabVIEW的風浪水槽造波機控制算法研究.pdf

1、摘要隨著全球環(huán)境氣候的變化，海氣界面微尺度過程即海氣相互作用越來越受到科學家們的重視，因此在實驗室中模擬海浪成為研究海氣界面微尺度過程的一種重要手段。海浪理論及其計算模型為造波機的實現提供了理論基礎，控制理論及計算機技術的發(fā)展使得高性能造波機的實現成為可能。本文首先論述了造波設備的發(fā)展歷程及現狀，簡要介紹了虛擬儀器技術。根據海浪理論及計算原理，闡述了線性波動理論和海浪譜理論，并計算推導了搖板運動搖幅與波浪波高之間的數學關系式。本論文借助

2、圖形化的編程軟件NILabVIEW及其強大的函數庫和測試測量控件開發(fā)了風浪水槽造波機的總控軟件，主要包括NIMotion運動控制模塊和基于PC運動控制卡的控制算法，實現了水槽搖板造波機規(guī)則波閉環(huán)控制算法、不規(guī)則波閉環(huán)修正控制算法及造風造波PID控制算法，進而提出了造風與搖板聯合造波的方法。本文通過大量實驗，驗證了造波機的各項性能指標。通過實驗結果分析，該造波機具有較強的風、浪模擬能力，集成其他精密測量設備共同構成了一個多要素同步觀測的、

3、適用于室內研究的、使用成本低的海氣界面微尺度過程光學探測實驗系統，該系統有效提高了國內海氣界面相互作用研究的實驗條件和水平。關鍵詞：風浪水槽；造波機；目錄第一章引言11本課題的研究意義12國內外研究現狀121造波機的發(fā)展122造波機的結構型式123虛擬儀器技術概述124造波機控制系統的發(fā)展13論文主要工作第二章海浪理論與計算原理21海浪理論211線性波動理論212海浪譜的形式和特征213海浪要素的計算22搖板式造波機計算原理23風機造波

4、原理第三章風浪水槽造波機硬件結構31風浪水槽造波機結構311風浪水槽造波機整體結構312搖板造波系統結構313造風系統結構314消波系統結構32控制系統硬件結構321搖板造波控制系統322造風控制系統323控制信號采集系統第四章控制算法研究及編程實現41監(jiān)控軟件設計411LabVIEw簡介412監(jiān)控軟件總體設計42搖板造波閉環(huán)控制421運動控制程序閉壞控制算法422造波機傳遞函數計算423規(guī)則波造波閉環(huán)控制算法424不規(guī)則波造波閉環(huán)控制