SMPT-1000实验平台的蒸发器控制系统设计北大核心

针对过程控制实验装置中存在的一些缺陷,设计了基于SMPT-1000仿真设备的蒸发器实验平台的控制系统,模拟了实际生产过程中的蒸发器装置的工艺流程。利用PCS7集成开发环境和西门子PLC400控制器,完成了基于PROFIBUS总线的硬件组态。利用CFC功能,实现了蒸发器的温度、液位和流量的PID控制及其控制器参数整定。通过对实验结果的分析,控制方案具有较好的实用性和可靠性,设计的蒸发器实验系统可以模拟实际工业现场的实际装置,是一个较为理想的实验教学平台。     

海洋钻井隔水管悬挂动力学控制实验平台开发北大核心

该文开发了一种海洋钻井隔水管悬挂动力学控制实验平台。平台使用六自由度平台模拟海洋浮式钻井平台的运动,并基于集中质量法和动力学相似原理,设计了隔水管缩尺模型。实验平台的悬挂系统可实现上冲程控制、下冲程控制和非控制锁死3种动作,测控系统使用监视与控制通用系统(MCGS)组态软件、可编程逻辑控制器(PLC)和PID控制算法开发。通过使用该实验平台,学生可以增加对海洋钻井隔水管悬挂动力学控制的感性认识,通过实际动手操作训练可加深对隔水管悬挂动力学控制理论、技术和装置的理解,提升教学效果并培养学生的创新意识。     

基于LQR方法的扭转振动装置控制器设计

扭转振动装置是一个高性能的实验平台,既可以模拟许多实际物理对象中存在的扭转振动的物理现象,同时通过不同的配置结构,又能够等价为不同阶次和自由度的控制对象。为了丰富本科生的创新实验课的内容,使学生掌握现代控制理论的控制方法,以扭转振动装置作为硬件平台开展了控制方法的实验研究。介绍了装置的组成,推导了其机械部分的等价数学模型。将该数学模型作为被控对象,提出了使用线性二次型调节器进行控制器设计的方法,通过计算得到相应的控制器参数,并且利用装置的应用软件进行了仿真验证。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的控制性能。     

双容水箱模糊Smith时滞补偿控制系统混合实验平台设计

设计了一个基于西门子S7-300PLC控制系统和双容水箱实验装置的混合实验平台,其涵盖了控制策略的仿真以及对实际对象的控制。该平台利用以太网和OPC通信,实现了控制器、被控对象及监测系统之间的数据互联传输,并以模糊Smith时滞补偿控制策略的应用验证为例,使得虚拟仿真和实际验证有机地融合在一起并能够灵活、快速地转换,提高了双容液位系统控制策略设计的可移植性,解决了系统设计和工程应用之间的脱节问题。     

基于E-Wind Turbine实验平台的风力发电控制系统

风力发电系统具有规模大、实际现场培训成本高、危险系数高等特点,因此基于风力发电仿真设备的风力发电控制研究是十分必要的。以E-Wind Turbine实验平台为例,详细介绍了变速、变桨距双馈风力发电系统实验平台的构成与控制策略的实现方法。基于S7-1200系列的PLC控制器,利用PORTAL STEP 7集成开发环境,实现了风机的偏航、转速控制以及功率控制。仿真实验结果表明,设计的风力发电控制系统可以有效地模拟实际风力发电机的各种控制要求,为风力发电控制策略的研究提供了一种有效手段。     

基于LabVIEW平台的可配置过程控制教学实验系统

针对实验室过程控制实验教学系统学生可操作性差的不足,设计了基于Lab VIEW平台的可配置过程控制教学实验系统,首次将NI公司开发的数据采集卡NI-my DAQ应用于构建实际对象的过程控制,搭建了半物理的液位过程控制实验教学系统。利用NI-my DAQ数据采集板卡将计算机与液位实验装置相连接,利用计算机上的Lab VIEW软件平台实现了液位过程的辨识与控制器设计,并通过控制实际的液位对象来验证控制器的性能。该实验系统要求学生必须掌握"过程建模-控制器设计"一体化方法,能够提升学生对过程控制的理解,训练学生控制器设计方面的工程创新能力。     

小功率随动系统中模拟校正装置的数字化设计与实现

针对计算机控制技术及电力传动控制系统等课程教学的实际需要以及对工科学生实践能力培养的需要,在XSJ-II型小功率直流随动系统平台上开发了可进行数字位置随动实验的单片机控制器,建立了模拟校正装置的数字化模型,为了减少信号调理带来的误差,采用了线性参数标度变换。设计的单片机控制器既可以有效地替代小功率随动系统中的超前校正装置,实现数字位置随动控制,又可以脱离XSJ-Ⅱ平台对基于数学模型的被控对象进行控制。为了便于教学,设计了基于串行通信的PC机大屏幕显示方式,实现了波形显示及给定轮、反馈轮的形态显示。教学实践表明,学生的学习主动性有了很大的提高,不仅增强了学生对理论知识的掌握,而且提高了学生的动手实践能力。     

基于极点配置方法的扭转振动装置控制器设计

扭转振动装置是一个高性能的多功能平台,通过不同的配置方式,可以模拟许多实际物理对象,例如机床、汽车、航天器等。以扭转振动装置为研究对象,介绍了系统的组成,推导了其等价的双自由度数学模型。使用了极点配置控制方法,设计了相应的控制器参数,并进行了仿真实验,得到的仿真曲线验证了控制器的效果。     

基于半实物仿真的风力机变桨距控制实验

为研究风力机功率和载荷随桨距角变化的内在规律以及设计无模型变桨距功率控制器,利用实验室现有风力发电机组资源,设计出计算机与风力机组输入输出接口电路;搭建风力机变桨距控制半实物仿真平台;为验证所开发实验平台的正确性和有效性,自主设计了两个变桨距控制实验项目。通过实验模拟风速,得到了功率和桨叶气动载荷随桨距角变化的关系;设计了无模型变桨距功率控制器并验证了控制器的正确性和有效性。为风力机实验开发和风能与动力工程专业学生实施变桨距控制实验提供了平台。     

过程控制实验装置的机理建模与虚拟仿真软件开发

提出一种基于机理模型的实验室装置虚拟仿真软件开发方法。以过程控制实验装置A3000水箱系统为仿真对象,首先用机理分析法建立其数学模型,并采用实验测试法辨识模型中的未知参数,然后利用LabVIEW软件开发工艺流程界面、PID控制器界面和相应的后台程序框图,从而建立该实验装置的虚拟仿真软件。该软件能够较好模拟真实实验装置的特性变化,有助于学生熟悉工艺流程和控制方案,有助于学生深入讨论实验过程,为进一步开展创新性实验提供平台支撑。     

面向复杂工况模拟与识别的有杆抽油系统仿真平台开发

针对实验室装置资源有限且难以演示复杂工况的问题,构建了基于机理建模的有杆抽油系统虚拟仿真实验平台。首先立足于工艺机理分析建立有杆抽油系统的数学模型,不仅模拟过程正常工况,而且实现对多种复杂井下故障工况的仿真;然后利用MATLAB和LabVIEW混合编程方式构建相应的虚拟仿真实验平台;最后,在该平台上进一步开发基于极限学习机的工况分类模块,以实现对不同工况的识别。所设计的仿真实验平台不但能够有效模拟有杆抽油系统实验装置的基本工艺特性,而且具备复杂故障工况模拟和识别能力,进一步扩展了实际装置的功能,有助于学生深入开展创新性实验研究,从而促进学生实践能力的培养。     

基于PLC技术的交通控制新型教学实验装置的研制

设计了一种新型的基于可编程序控制器(PLC)的交通控制实验平台。该平台不仅能实现传统的交通灯控制实验,而且嵌合了结合交通灯指挥系统的车况的模拟,在此基础上,通过软件的适当仿真来实现现实中研究热门的交通流量的控制。     

交通信号网络控制实验平台的开发

针对目前大多数高校开展的交通控制实验中不能有效操作和控制信号不足的问题,使用Monte Carlo算法进行交通流仿真,在构建道路网络模拟实验平台上,基于以太网实现了交通信号控制器和计算机的交通控制.该平台能有效模拟实际交通流,实现给定配时方案的动态交通控制.在信号网络控制实验平台上除完成交叉口信号配时控制实验外,还可通过以太网进行二次开发,提高学生实际动手能力.     

基于单片机的坦克炮仰角控制实验装置设计

为了模拟坦克炮在行进中的炮身摆动控制,设计了坦克炮仰角控制实验系统.实验系统由物理实验对象和基于单片机的数字控制器构成,可以使得路面起伏所造成的炮身摆动得到有效控制.实验表明,该实验装置在跟踪低频正弦信号和低频随机信号时,达到了坦克炮控系统的精度要求.     

基于S7-200异步电动机调速实验台研制及调试

研制了一套基于S7-200电动机调速实验平台,通过编码器采集电动机转速,反馈给可编程控制器(PLC),PLC经过比较判断,输出模拟量,控制变频器,实现对电动机变频调速闭环控制;同时使用电位器,调节磁粉制动器输出,模拟负载的变化特性。通过触摸屏动态监控电动机转速和负载特性。实验装置预留各种接口,学生可以自主在该实验平台组网和上位机组态控制等实验。     

泥石流模拟实验装置及虚拟仿真平台设计与应用

针对泥石流实验教学需求,该文设计了泥石流室内模拟实验装置用于模拟泥石流的启动、运移和堆积,基于数值模拟软件对实验数值建模和模拟分析,构建泥石流虚拟仿真平台。使用该实验平台对实际泥石流问题进行分析,验证了其实用性。该实验平台可用于地质工程专业学生的课程实验、课程设计、开放性创新实验和毕业设计,培养学生自主设计实验的创新能力和独立完成实验的动手能力。     

基于内模控制的工业控制系统仿真器鲁棒PID控制器设计

内模控制是一种基于被控对象数学模型的新型控制器设计方法,所设计的控制器具有鲁棒性强、参数整定方便等优点,已经在一些工业场合中得到了应用。为了提高学生对于内模控制方法的理解水平,该文首先简要介绍了内模控制的基本原理和内模PID控制器设计方法,介绍了工业系统仿真器实验平台的构成,并推导了其数学模型的表达式,然后利用内模控制原理为其设计了鲁棒PID控制器,通过仿真软件进行了实验验证,结果证明了内模控制方法的有效性。     

机器人自动化综合实验教学平台设计

设计了基于工业机器人的自动化综合实验平台,以满足自动化类专业各科目及综合项目的实验要求。该实验平台采用以PLC为主控制器、视觉系统为检测装置,将机器人和传送系统作为执行部件,添加HMI为远程管理控制单元,利用工业交换机联接起来,实现自动化、智能化。实验表明,平台具有较高的运行速度和准确度,完全满足工业流水线类型识别、位置检测及分拣的需求,还能胜任多门自动化课程的教学与实验。该实验平台适用性广,满足自动化类人才培养需求,可综合锻炼学生处理复杂工程问题的能力。     

基于三容水箱实验装置的网络实验系统的设计与实现

设计并实现了一种基于三容水箱实验装置的网络实验系统,基于实验室的现有条件,提出了网络实验系统的总体框架,包括用户、服务器、控制器和实验装置4部分.采用SQL Server 2005建立了网络实验的管理系统,而采用Modbus协议实现了服务器与控制器的连接.在控制器中还采用DBCom建立了用户自定义控制算法接口.测试了前馈反馈控制等多个实际实验,并给出了典型控制响应曲线.结果表明,该网络实验系统使用方便、性能稳定,还兼容传统实验方式,系统具有较强的通用性.     

机电控制综合实验装置的研制及实验教学之探索

介绍了研制本实验装置的背景,叙述了实验装置的设计思路、整体结构和实验教学改革的成果.本实验装置将机械制造技术、交流调速技术、可编程控制器、传感器应用及信号处理技术有机结合起来,成为一个具有良好扩展性和开放性的机电控制综合实验平台.