摘要
随着计算机技术、通信技术和控制技术的迅速发展,自动测试技术发展趋向于数字化、智能化、网络化,虚拟仪器技术的出现给自动测控领域带来革命性的变化,而网络化自动测试技术更是该领域发展的重大变革和大势所趋。本文研发了一套基于虚拟仪器的控制系统,并成功的将智能控制算法应用在实际系统中,并取得了较好的控制效果。
对传统PID、模糊PID、神经网络PID控制算法进行了深入研究,并通过仿真得到了一些有价值的结论。
将QXLPC-Ⅲ中双容液位系统作为实验对象,根据算法的各自特点,将其应用在实际系统中,得到很好的控制效果。并得到以下结论:神经网络PID控制算法可以在不知道系统模型的情况下,通过自学习,实现参数自动调整。模糊PID控制算法,若利用BP神经网络学习后的参数作为初始值,通过人工经验的调整可以达到良好的动态品质。不仅在理论上证明了该控制算法的优越性,更在实际应用中证明了其可实现性及优越性。
本文应用NI公司的PXI机箱作为工控机,QXLPC-Ⅲ过程控制实验装置作为被控对象,设计转接板,进行信号的转换及初步调理。应用SCB-68进行信号调理,利用NI公司的PⅪ-6221数据采集卡采集信号。系统具有良好的人机界面,实时的数据处理,显示功能,并具有网络化监测功能。
With the rapid development of computer, communication and control tdehnology, automatic test tdehnique tends to be digital, intelligent and network. Virtual instrument has brought revolutionary change to automatic measurement and control field, furthermore, web-based automatic test stands for a very important dirdetion of that field. This paper has developed a control system based on Virtual Instrument, and applies the intelligent controls algorithm in the practical control system.
The traditional PID, Fuzzy PID, Neural network PID algorithm have studied deeply in this paper, some valuable conclusions have been obtained by MATLAB simulation.
The double capacity in the QXLPC-III system has been used as a Level subjdets. According to the respdetive features of the algorithm, these algorithms have been used in the system, and good functions have been obtained. The following conclusions have been obtained: when do not know the model BP Neural network PID algorithm in the system by self-learning can automatically adjust parameters. If Fuzzy PID algorithm use the parameters that BP neural network has learn as the initial value, through the adjusting by eperience can achieve good dynamic quality. Not only in theory prove the superiority of the the control, in practical application has proved its superiority and can be realized.
This paper applies the PXI chassis of NI companies as IPC, QXLPC-III process control devices as experimental plant. Designe the commutator.It can transform and adjust the signal.The SCB-68 has been used to adjust the signal.The PXI-6221 has been used to colldet the signal.The system has good interface communicating with people.It has the real-time data processing and displaying function.And it has the network monitor function.
引文
[1]蔡名璋,刘雄英,黄光周.基于LabVIEW的虚拟仪器技术在远程监控中的应用.科学技术与工程[J].2006,6(12):1742-1748.
[2]须文波,施小勇,杨朝龙.基于LabVIEW的远程测控系统的设计与实现.微计算机信息[J].2006,22(11):211-236.
[3]崔玉玲,班建民,陆卫忠.基于网络的分布式水质监控系统设计.微计算机信息[J].2006.22(11):167-252.
[4]苏敏,王建.虚拟仪器网络化测控系统.仪表技术与传感器[J].2002,(1):43-47.
[5]谢化勇,肖明清.网络化虚拟仪器自动测试系统体系研究与实现.弹箭与制导学报[J]2006,(3):356-358.
[6]崔红梅,裴喜春,马弘跃,麻硕士.网络化虚拟测试仪器的研究与开发.沈阳农业大学学报,2006,37(4):623-626.
[7]刘念聪,李宏穆,孙未.网络化虚拟仪器及其关键技术研究.机床与液压.2005.5:109-111.
[8]张琦,毕效辉.网络化测控系统的实现技术.西部探矿工程[J].2006.12:316-318
[9]杨坤明.测控系统虚拟仪器网络设计.微计算机信息.2005,21(9):149-150.
[10]刘金宁,孟晨,方新,陈德祥.DataSocket技术及其在网络化虚拟仪器测试系统的应用.自动化与仪表.2003(4):31-33.
[11]陈迈涛,王友钊.基于虚拟仪器网络化旋转机械状态监测系统设计.电子测量技术.2001(3):6-8.
[12]尹良,郑刚,孙浩.DataSocket技术在网络化在线颗粒测量仪中的应用.仪表技术.2005(4):22-23.
[13]田立国,李辉,程君.基于LabVIEW的包装生产线远程监控系统.包装工程.2005,26(5):67-69.
[14]范云芝,田素霞.一种基于Web的远程监测系统实施方案的设计与实现.微计算机信息[J].2006,22(1):118-120.
[15]温江涛,孙洁娣.虚拟仪器网络化测量系统的设计与实现.自动化仪表[J].2003(5):32-34.
[16]曾昭德,王政,黄镇昌.基于虚拟仪器的实验室设备网络化应用.现代制造工程[J].2004(4):66-67.
[17]瞿曌,张志刚,刘文彦.基于虚拟仪器的过程控制远程实验系统.仪表技术与传感器[J].2005(4):35-37.
[18]瞿曌,张志刚,盛旺.基于互联网的过程控制远程实验教学系统.机械设计与制造.2006(4):52-54.
[19]吴志锋,陈汉平,吴伟亮.基于Web的虚拟仪器技术.仪表技术.2001(5):41-43.
[20]安幼林,杨锁昌.基于LabWindows/CVI与C++Builder的网络化测试系统设计与实现.计算机工程与设计[J].2005,26(11):3042-3044.
[21]秦学华,刘亚斌,孙涣鹏,朱智强.基于LabVIEW的虚拟仪器网络化实现.测控技术[J].2004,23(2):71-73.
[22]浣喜明,黄绍平,李永坚.基于LabVIEW的网络化虚拟仪器.湖南工程学院学报[J].2005,15(2):8-10.
[23]陈健,王莹,周琦.基于LabVIEW的实时数据远程监控系统研究.机电设备[J].2005,24(3):16-19.
[24]袁渊,何光普.基于DataSocket技术的多用户远程电子实验系统的设计.中国科技论文统计源期刊[J].2005,22(11):61-65.
[25]徐子荔,陈明,钟周威.基于DataSocket技术的大气数据网络化测控系统.航空制造技术[J]2006(7):98-100.
[26]吕宙,陈国顺.基于ActiveX的网络化虚拟仪器的设计与实现.微计算机信息[J].2006,22(11):219-221.
[27]刘兆妍,岳树盛.PID控制研究与应用.河北理工学院学报.2002(24):19-24.
[28]张天宏.NI技术用于设备远程故障诊断.电气时代[J].2004(6):110-112.
[29]廖娟,郝彦爽.LabVIEW及其在电源老化监测系统中的应用.仪器仪表用户.2006,13(1):46-48.
[30]杨永昌,葛仁华.基于虚拟仪器的垃圾焚烧发电厂监控系统.西安航空技术高等专科学校学报.2006.5;(24);23-24.
[31]Madalin Stefan VLAD,Valentin SGARCIU DISTANCE PROCESS MONITORING USING LABVIEW ENVIRONMENT.IEEE2006.
[32]周开利 康耀红.神经网络模型及其MATLAB仿真程序设计.清华大学出版社.
[33]飞思科技产品研发中心.神经网络理论与MATLAB 7实现.电子工业出版社.
[34]陶永华.新型PID控制及其应用.机械工业出版社
[35]丁芳,李艳芳,费玉龙.智能PID算法在液位控制系统中的应用.微计算机信息.2006,22(6-1):103-105.
[36]潘祥亮,罗利文.模糊PID控制在工业锅炉控制系统中的应用.微计算机信息.2004,20(7):1-2.
[37]郭一楠,程建,陈颖.基于LabVIEW和MATLAB的过程控制虚拟仿真平台研究.电气电子教学学报.2006,28(2):61-82.
[38]陈薇,吴刚.非线性双容水箱建模与预测控制.系统仿真学报.2006,18(8):2078-2081
[39]侯志林.过程控制与自动化仪表.机械工业出版社.2004.
[40]A..Cavallini,F.Filippetti,G.Franceschini,S.Pirani.A LaVIEW RASED VIRTUAL INSTRUMENT FOR ON-LINEINDUCTION MOTOR CONDITION MONITORING,hit.Aegean Conf.Eldetrical Machines aid Power Eldetronics,Kusadasi Turkey,June 1995.
[41]National Instruments Corporation.NI PXI-8195/8196 User Manual.March 2005 Edition Part.Number 371445A-01.
[42]National Instruments Corporation.SCb-68 68-pin Shielded Conndetor Block User Manual.Dde 2002Edition Part.Number 320745B-01.
[43]杨乐平,李海涛,赵勇.LabVlEW高级程序设计.北京:清华大学出版社.2003
[44]北京中科泛华测控技术有限公司.NI数据采集卡快速入门使用手册
[45]余宏生.模糊PID算法在燃气热水器水温控制中的应用.微计算机信息.2007,23(6-1):93-95
[46]R.S.Sharp,D.A.Crolla.Road Vehicle Suspension System Design-a review.VSD,16(1987):167-192.
[47]E.One,K.TaKanami,et al.Vehicle integrated control coupling for automated vdehicle operation.Proceedings of American Control Conference,1999,3676-3680.
[48]Sugeno M,etal.Fuzzy control of model car.fuzzy Sets and System,1985,16.
[49]匡宇国,李小英.自适应模糊控制在配料过程中的研究与应用.饲料工 业.2006,27(11):1-3.
[50]潘笑,汪璐,邓培敏等.神经网络PID在直流炉气温控制中的应用.微计算机信息.2007,23(6-1):34-36.
[51]郭顺京,李端,阎有运.基于BP神经网络的锅炉控制系统.工业控制计算机.2005,18(7):21-22.
[52]张海涛,陈宗海,向微等.机理混合自适应时延神经网络建模和控制算法.系统仿真学报.2004,16(12):2709-2711.
[53]关业伟,鲁凯生.双容液位滑模控制系统设计.武汉理工大学学报.2007,31(4):742-748.
[54]张慧平,戴波,杨薇.现代控制理论在过程工业中的应用和发展.北京石油化工学院学报.2006,14(3):56-60.
[55]郑德忠,何群,贺荣.基于虚拟仪器的供热系统数据采集及处理的研究.仪器仪表学报.2004,25(4):382-395.
[56]王繁臻,张嘉琪,谢秀荣等.基于虚拟仪器的智能PID算法对化学反应过程温度的控制研究.化工自动化及仪表.2004,31(5):62-64
[57]任清珍,张铮,黄天成.虚拟仪器在测控系统中的应用.现代计算机.2000,(99):87-91
[58]National Instruments Corporation.PXI E Series User Manual.1997.
[59]National Instruments Corpotation.PXI spdeification[Z].2000
[60]王思华,陈朔.PXI-新一代模块化计算机控制仪器的技术规范及应用.中国仪器仪表,1998,(4):16-18.
[61]张凯,郭栋.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发.国防工业出版社.2004.
[62]程学庆,房晓溪,韩薪莘等.LabVIEW图形化编程与实例应用.中国铁道出版社.2005.
[63]W.Holmes.JR.,D.E.McMillan,R.R.Smith.Using LabVIEW to Access and Control a Harsh Environment Laboratory through the Internet.
[64]Developing Remote Front Panel LabVIEW Applications.www.ni.com.
[65]Interacting with VIs on the Web.www.hi.com.