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基于LabVIEW的反应釜温度控制系统研究及应用

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.2.1 温度控制国内外发展现状

1.2.2 虚拟仪器国内外发展现状

1.3 研究意义

1.4 主要研究内容

第二章 控制策略分析

2.1 PID控制算法简介

2.2 模糊控制

2.2.1 模糊控制技术的发展过程

2.2.2 模糊控制的特点

2.2.3 模糊控制的基本原理

2.3 模糊PID控制器设计

2.3.1 PID参数自整定方法

2.3.2 模糊与PID控制器的实现

2.4 本章小结

第三章 反应釜温度控制系统硬件设计

3.1 温度控制系统硬件设计

3.2 温度传感器的选择

3.3 数据采集卡介绍

3.4 固态继电器

3.5 本章小结

第四章 反应釜温度控制系统软件设计

4.1 LabVIEW语言概述

4.2 系统软件设计

4.2.1 总体设计

4.2.2 各模块的实现

4.2.3 温控模块设计

4.2.4 数据报表的实现

4.3 本章小结

第五章 系统调试及结果分析

5.1 系统调试

5.2 实验结果及分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

反应釜是化工生产中常用的反应容器。它是一种时变、非线性、纯滞后、大惯性的控制对象,难以建立精确的数学模型,利用常规的PID控制很难达到控制要求。而且PID参数整定复杂,人工整定费时费力。本文介绍了PID和模糊控制算法原理,将两者结合起来应用到温度控制系统中,采用模糊规则在线整定PID参数的模糊自适应PID控制方式,并且结合模糊控制的快速性和PID控制精度高的特点采用模糊控制与PID切换的控制方式。
   本文首先介绍了温度控制系统和虚拟仪器技术的研究现状,然后对传统的PID控制和模糊控制技术以及模糊自适应PID算法分别进行讨论,并对各个控制策略的优缺点进行分析,设计了一种模糊自适应PID与模糊控制的切换控制器,详细地介绍了系统的实现方法。该系统由固态继电器、热电偶、数据采集卡和计算机等硬件组成,软件部分是利用LabVIEW2011软件平台的模糊逻辑工具箱(FuzzyLogicforGToolkit)搭建模糊控制器与PID控制器,通过LabVIEW软件编程,实现温度数据的采集、显示、存储、系统报警和报表查询等功能。
   测试结果表示,本文提出的基于模糊自适应PID与模糊控制切换的温度控制系统具有超调量小、调节时间短、系统无震荡等特点,另一方面该控制系统还有操作方便、界面友好、易于维护等特点,适用于实际的反应釜温度控制。该研究在化工生产中具有广阔的应用前景。

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