dSPACE在过程控制中的应用

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1、————_■冀_／Y17／I／／I／I／lll／／IH／118l／II／f19／／／I／5I／／1[10lll／／／11／／ll／一一。。VV。中文摘要如何采用便捷的方法对所研究的控制算法实施验证是研究人员在设计算法时所要面临的问题。所采用的方法要求能够基于实时的硬件平台，实现用MATLAB／Simulink丌发的控制算法，而且能对控制算法进行实时在线调试，并能很快进行反复设计、实验直至找到理想的控制方案。dSPACE实时系统的出现实现了这样的便捷方法。它是由德国dSPACE公司丌发的一套基于MATLAB／Simulink的控制系统丌发和测试的工作平台，实现

2、了和MATLAB／Simulink的完全无缝连接。其硬件系统可以进行高速计算，软件环境可以轻松实现代码生成／下载和实验／调试。本文基于dSPACE实时系统，以THJ．3型高级过程控制对象系统实验装置的液位过程为实际被控对象，建立了液位串级控制系统的硬件平台，扩展了实验装置的功能，并在此基础上将单神经元自适应PID控制算法和内模控制算法用于液位调节中。首先，介绍了dSPACE快速原型化的实现。简单阐述了dSPACE实时系统的软件、硬件及基于dSPACE的控制系统丌发方法，并在此基础上介绍了基于dSPACE的控制系统的具体设计，其设计包括控制方案设计及硬件连接。

3、控制方案部分介绍了THJ．3型高级过程控制对象系统实验装置，液位过程采用串级控制，据此采用阶跃响应曲线法建立了液位过程的数学模型。硬件方面给出了基于dSPACE实时系统平台的控制方框图。其次，本文详细介绍了常规PID控制，单神经元自适应PID控制和内模控制算法的控制原理并针对具体的被控对象设计了以上三种控制器，以此来解决液位控制的大滞后，非线性问题。最后，在所设计的dSPACE实时控制系统上进行前述三种控制算法框图的建立与下载，分别对三种控制算法进行了实验验证，分析了实验结果。dSPACE实时控制系统平台具有通用性，可以很方便地进行控制算法的开发和验证，并能

4、够对算法进行反复修改，设计，为研究人员提供了便捷的算法开发及验证平台。关键词：dSPACE实时系统；液位串级控制系统；单神经元自适应PID；内模控制dSPACE在过程控制中的应川ABSTRACTABSTRACTHowtotestingthecontrolalgorithmdevelopedbyresearchersinarapidandconvenientwayisaproblemthatresearchersalwaysconfrontwith．Also，theyhopethecontrolalgorithmdevelopedbyMATLAB／Simuli

5、nkcanberevisedandrepeatedrapidlybasedonarealtimeplatform，inordertogainasatisfiedcontrolscheme．dSPACEreal．timesystemisadevelopmentandtestingplatformforcontrolsystembasedonMATLAB／SimulinkdevelopedbydSPACEcorporation．dSPACEreal．timesystemcanlinkwithMATLAB／Simulinkperfectly．Thehardware

6、systemhashighspeedcalculationcapability；thesoftwareenviron—mentcaneasilyrealizethefunctionofcodegenerator／downloadingandexperiment／debugging．ThispaperestablishedaliquidlevelcascadecontrolsystematicplatformforTHJ．3advancedprocesscontrolequipmentdevicebasedondSPACEreal-timesystem，exp

7、andedthefunctionofTHJ-3advancedprocesscontrolequipmentdevice．Furthermore．singleneuronadaptivePIDcontrollerandintemalmodelcontrollerareappliedintotheliquidlevelcontrolsystem．Firstly,theprincipalofrapidprototypecontrolisintroduced．dSPACEsoftware，hardwareandthemethodofdevelopingcontro

8、lsystembasedondSPACEareill