计算机制约位置伺服系统设计与实现

更新时间:2024-01-02 点赞:13871 浏览:58727 作者:用户投稿原创标记本站原创

本文研究的是一种计算机控制的位置伺服系统,开发旨在为理论研究和教学提供理想的实验工具。先容了从系统硬件设计、软件设计、数学模型求取到控制律分析与设计的完整过程。硬件设计包括位置检测,数据采集和数据转换与输出,并分析了系统硬件的工作原理。软件设计包括本系统在Windows系统下实现实时控制的方法、虚拟驱动实现、MATLAB联接运行方案、控制器设计扩展接口和用户高级图形数据操纵功能实现,文中详述了采用的多任务调度方案、硬件驱动机制、软件接口机制以及高精度定时和多线程机制在系统设计中的应用。被控对象模型参数的求取采用实验法和辨识相结合,通过系统辨识得到具体参数值。通过对比相同输入作用下的仿真输出和系统实际输出,验证了模型的可靠性。文中较具体研究了模糊控制的机理和算法,并提供五种既有控制方案供选择:PID控制、串联校正、模糊控制、模糊PID切换控制和模糊PID参数自整定方案,对各种控制律进行了设计,针对系统实际运行结果进行了方案分析和比较。此外,本系统提供了程序接口供用户进行自定义控制方案扩展。【关键词】:数据采集虚拟驱动MATLAB接口多线程实时控制系统辨识模糊控制计算机控制
【论文提纲】:中文摘要4-5英文摘要5-6目录6-9第一章绪论9-141.1引言91.2计算机实时控制概述9-121.2.1计算机实时控制与本系统9-101.2.2计算机实时控制与本系统相关的几个特殊问题10-121.3本课题概述12-141.3.1课题的开发目地和意义12-131.3.2课题的主要工作和要求13-14第二章系统总体构成14-262.1实验平台的硬件总体架构14-162.2转盘的位置信号检测16-202.2.1光电编码盘的检测原理16-172.2.2光电编码盘的计数与鉴向17-182.2.3光电编码器计数中存在的问题18-202.3数据采集20-222.3.1数据I/O端口地址确定20-212.3.2位置数字信号读取21-222.4数据输出与转换22-262.4.1数据输出与D/A转换22-242.4.2控制量放大与转换24-26第三章系统辨识与对象建模26-483.1系统结构分析26-363.1.1被控对象总体分析263.1.2转台下部结构分析26-283.1.3转台整体结构分析28-343.1.4系统被控对象总体的系统结构图34-363.2系统的参数辨识36-423.2.1系统辨识36-373.2.2转台下部参数辨识37-403.2.3转台总体参数辨识40-423.3模型分析与验证42-483.3.1转台下部模型的验证43-443.3.2转台整体模型的验证44-463.3.3关于辨识模型中的一些问题和模型的适用性46-48第四章控制系统软件设计48-694.1程序的实时性保障48-574.1.1频谱分析与采样频率48-504.1.2基于Windows的实时控制50-524.1.3Windows环境下的高精度定时52-554.1.4三优先级多任务调度模式55-574.2WindowsNT下的硬件驱动实现57-594.2.1虚拟驱动程序原理57-584.2.2WindowsNT硬件端口操纵58-594.2.3虚拟驱动模块WinIO594.3MATLAB引擎与进程间通讯59-634.3.1C/C++与MATLAB混合编程59-604.3.2使用MATLAB引擎60-624.3.3进程间通讯62-634.4软件的总体架构63-694.4.1软件的功能模块构成63-644.4.2用户自定义控制方案接口64-654.4.3软件功能65-69第五章控制器设计69-895.1经典控制方案69-745.1.1PID算法优化与控制器设计69-705.1.2系统性能与方案分析70-745.2串联超前校正745.3模糊控制74-825.3.1模糊控制系统的基本原理75-765.3.2模糊控制器设计76-805.3.3系统性能与方案分析80-825.4模糊PID控制方案82-895.4.1Fuzzy-PID切换控制82-845.4.2模糊PID参数自整定控制84-89第六章总结与展望89-936.1结论89-906.1.1本课题结论896.1.2本文创新点89-906.2完成的主要工作90-916.2.1系统硬件部分906.2.2应用软件开发906.2.3系统辨识与对象建模906.2.4控制器设计90-916.3不足与对今后工作的建议91-936.3.1系统中仍存在的不足916.3.2对今后工作的建议91-93致谢93-94在学期间的研究成果94-95参考文献95-97
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