隨著復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求越來(lái)越高,工業(yè)過(guò)程控制和故障檢測(cè)技術(shù)已成為控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前,針對(duì)線性系統(tǒng)控制和故障檢測(cè)方法的研究已有較為成熟的理論和實(shí)踐基礎(chǔ),而對(duì)于非線性系統(tǒng)控制和故障檢測(cè)方法的研究還有很多問(wèn)題需要解決,主要包括:(1)大多非線性系統(tǒng)控制及故障檢測(cè)的理論研究還停留在仿真階段,缺乏實(shí)際驗(yàn)證;(2)在諸多工業(yè)非線性控制應(yīng)用中,由于成本或者空間的限制引入了無(wú)線測(cè)量?jī)x表或執(zhí)行器,在這種情況下,如何保證被控參數(shù)滿足控制要求也是一個(gè)挑戰(zhàn);(3)現(xiàn)有的非線性系統(tǒng)故障檢測(cè)方法還存在著檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性不夠高等問(wèn)題。鑒于以上考慮,本文針對(duì)非線性水箱系統(tǒng)的相關(guān)控制和故障檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括:(1)建立非線性水箱系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為更好理論結(jié)合實(shí)踐,讓理論算法能夠驗(yàn)證于實(shí)際系統(tǒng)而不僅僅停留在仿真階段,搭建了一套非線性水箱實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其中硬件平臺(tái)包括球形水箱、無(wú)線液位變送器、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、水泵及相關(guān)管路等。建立了DeltaV系統(tǒng)的軟件平臺(tái),完成了控制程序的編寫(xiě)和組態(tài)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。在此基礎(chǔ)上,基于機(jī)理建模方法得到非線性水箱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,所建立的非線性水箱模型與實(shí)際數(shù)據(jù)基本吻合。(2)針對(duì)無(wú)線測(cè)量條件下非線性水箱液位控制問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種增強(qiáng)型的PID(PIDplus)控制器,并驗(yàn)證了其在處理無(wú)線控制問(wèn)題時(shí)的優(yōu)越性。與有線控制系統(tǒng)存在的測(cè)量滯后較小、測(cè)量變量定期更新的特點(diǎn)相比,基于無(wú)線的非線性控制系統(tǒng)中,測(cè)量更新周期較長(zhǎng)、測(cè)量更新是非周期性,甚至存在丟包的可能,為克服這些問(wèn)題對(duì)控制帶來(lái)的影響,本文提出了一種改進(jìn)的PID算法(PIDPlus),分別在仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)境下驗(yàn)證了PIDPlus算法相對(duì)于傳統(tǒng)PID算法的優(yōu)越性。(3)提出一種改進(jìn)粒子濾波方法對(duì)非線性水箱系統(tǒng)的泄漏故障、傳感器故障進(jìn)行檢測(cè),實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)方法與傳統(tǒng)方法相比具有更好的檢測(cè)效果。傳統(tǒng)粒子濾波中,會(huì)出現(xiàn)粒子退化和樣本貧化現(xiàn)象,這會(huì)影響故障檢測(cè)準(zhǔn)確率,針對(duì)該問(wèn)題,本文提出了基于遺傳算法改進(jìn)的粒子濾波,使用遺傳算法實(shí)現(xiàn)粒子濾波的重采樣過(guò)程,有效地克服了粒子退化并增加了粒子多樣性。最后,通過(guò)對(duì)泄露故障和傳感器故障檢測(cè)效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明改進(jìn)粒子濾波算法更準(zhǔn)確可靠。最后,對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),并提出了有待解決和探索的問(wèn)題。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TP273;TH17
【部分圖文】：

3 羅斯蒙特渦街流量計(jì)環(huán)境讓有線儀表變得不除布線的困擾和成本。位變送器如圖 2-4(a)所示器的兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)測(cè)量，測(cè)得兩端壓差 ，通能強(qiáng)大，安裝簡(jiǎn)便，可該變送器采用鋰電池進(jìn)定義，通訊范圍為 22用，所以無(wú)線網(wǎng)關(guān)必不無(wú)線液位變送器數(shù)據(jù)b)所示，其有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先

圖 2-3 羅斯蒙特渦街流量計(jì)實(shí)物圖工業(yè)過(guò)程的惡劣環(huán)境讓有線儀表變得不再適用，而無(wú)統(tǒng)的靈活性，免除布線的困擾和成本。為模擬使用無(wú)線平臺(tái)采用無(wú)線液位變送器如圖 2-4(a)所示，它是差壓型液為：通過(guò)測(cè)量容器的兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)測(cè)量點(diǎn)在容器底端液器頂端的氣體中，測(cè)得兩端壓差 ，通過(guò) = 計(jì)線液位變送器性能強(qiáng)大，安裝簡(jiǎn)便，可將溫度影響降低0%的響應(yīng)時(shí)間。該變送器采用鋰電池進(jìn)行供電，其數(shù)據(jù) 60 分鐘，用戶(hù)自定義，通訊范圍為 225 米。液位變送器的使用，所以無(wú)線網(wǎng)關(guān)必不可少，其能夠?qū)⒔y(tǒng)連接，并完成無(wú)線液位變送器數(shù)據(jù)的通訊。本實(shí)驗(yàn)網(wǎng)關(guān)，如圖 2-5(b)所示，其有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的安全性、可擴(kuò)

圖 2-5 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)軟件平臺(tái) 系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，且技術(shù)較為成熟。經(jīng)其中監(jiān)控層包括工程師站和操作員站，源、I/O 卡件等，如圖 2-6 所示。(Deltav)，具體結(jié)構(gòu)如圖 2-7 所示。在監(jiān)進(jìn)行控制、配置、數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)的各能夠監(jiān)控和操作現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程變量，必要時(shí)本參數(shù)如表 2-5 所示。表 2-5 工作站參數(shù)參數(shù)類(lèi)型 參數(shù)值內(nèi)存 16GB硬盤(pán) 500GB

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 肖聰民;;基于電力電纜的故障檢測(cè)方法的分析探究[J];電子制作;2013年08期

2 徐秦;;數(shù)字電路故障檢測(cè)方法的研究[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2012年08期

3 邱天,丁艷軍,吳占松;基于概率的故障檢測(cè)方法及其學(xué)習(xí)策略[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年08期

4 王敏,黃心漢;一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人故障檢測(cè)方法[J];系統(tǒng)工程;2001年06期

5 余勇,萬(wàn)德鈞;一種基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法的仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2000年01期

6 王建中;;波導(dǎo)裂縫相陣天線配相系統(tǒng)故障檢測(cè)方法[J];火控雷達(dá)技術(shù);1988年03期

7 王明文;喻強(qiáng);;一種新型的CPU故障檢測(cè)方法及其應(yīng)用[J];南京郵電學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

8 呂彬;;芻議電纜絕緣試驗(yàn)與故障檢測(cè)方法研究[J];山東工業(yè)技術(shù);2015年19期

9 姜連祥;黃海宇;楊勤榮;李華旺;楊根慶;;基于模糊集的故障檢測(cè)方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2009年11期

10 楊世勇;PC系統(tǒng)故障檢測(cè)方法簡(jiǎn)介[J];機(jī)床電器;1995年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 譚琳;文成林;;一種基于多模式的故障檢測(cè)方法[A];第二十七屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2008年

2 周小勇;葉銀忠;;基于小波多分辨率分析的故障檢測(cè)方法[A];第16屆中國(guó)過(guò)程控制學(xué)術(shù)年會(huì)暨第4屆全國(guó)故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

3 杜運(yùn)成;石紅瑞;;等價(jià)空間故障檢測(cè)方法研究[A];自動(dòng)化技術(shù)與冶金流程節(jié)能減排——全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2008年會(huì)論文集[C];2008年

4 周龍;趙婧華;劉潔;;自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的故障檢測(cè)方法[A];2010航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2010年

5 邱愷;吳訓(xùn)忠;陳天如;魏瑞軒;張宗麟;;基于融合量測(cè)預(yù)報(bào)器的聯(lián)邦濾波故障檢測(cè)方法[A];第二十四屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2005年

6 易昭湘;慕曉冬;楊眉;趙鵬;;基于狀態(tài)監(jiān)控的軟硬件故障檢測(cè)方法[A];2007'儀表，自動(dòng)化及先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集（二）[C];2007年

7 張成;李元;;PC-KNN故障檢測(cè)方法在半導(dǎo)體批次過(guò)程中的應(yīng)用研究[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

8 顏東;張洪鉞;;基于ARMA模型的故障檢測(cè)方法[A];1994中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1994年

9 李建立;譚慶平;徐建軍;;一種軟件實(shí)現(xiàn)的瞬時(shí)故障檢測(cè)方法[A];全國(guó)計(jì)算機(jī)安全學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集（第二十三卷）[C];2008年

10 林京;;脈沖性與周期性的利用——齒輪箱故障檢測(cè)方法的內(nèi)在聯(lián)系[A];第八屆全國(guó)設(shè)備與維修工程學(xué)術(shù)會(huì)議、第十三屆全國(guó)設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 江蘇 孫春暉;淺談數(shù)字電路故障檢測(cè)方法與技巧[N];電子報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 彭濤;基于傳感器最優(yōu)配置的故障檢測(cè)方法研究[D];中南大學(xué);2005年

2 王光;基于關(guān)鍵性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)故障檢測(cè)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 劉文靜;分布式網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)故障檢測(cè)方法研究[D];天津大學(xué);2009年

4 馬賀賀;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程故障檢測(cè)方法研究[D];華東理工大學(xué);2013年

5 肖麗;基于電流信號(hào)提取技術(shù)的SRD故障檢測(cè)方法的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

6 王穎;微電網(wǎng)故障檢測(cè)方法及保護(hù)原理研究[D];浙江大學(xué);2017年

7 王恒;基于LMI技術(shù)的線性系統(tǒng)故障檢測(cè)方法[D];東北大學(xué);2008年

8 何雨辰;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程建模與監(jiān)測(cè)[D];浙江大學(xué);2017年

9 龍躍;網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)方法研究[D];東北大學(xué);2012年

10 王佳偉;基于觀測(cè)器的切換系統(tǒng)故障檢測(cè)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 雷程;非線性水箱系統(tǒng)控制與故障檢測(cè)方法研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 宋天威;基于微慣性技術(shù)的行人協(xié)同導(dǎo)航與故障檢測(cè)方法研究[D];南京師范大學(xué);2018年

3 劉誠(chéng)誠(chéng);云環(huán)境下故障檢測(cè)方法研究與實(shí)現(xiàn)[D];昆明理工大學(xué);2018年

4 申生奇;基于相關(guān)向量機(jī)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程故障檢測(cè)方法應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2018年

5 彭炳榮;光伏陣列故障檢測(cè)方法與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];暨南大學(xué);2018年

6 周偉;基于多元統(tǒng)計(jì)與信息熵的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法研究[D];浙江理工大學(xué);2019年

7 姚宇;基于支持向量描述和子空間辨識(shí)的故障檢測(cè)方法研究[D];東北大學(xué);2017年

8 王佳;基于專(zhuān)家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法的研究及實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

9 胡海霞;基于網(wǎng)絡(luò)分析的化工過(guò)程故障檢測(cè)方法研究[D];北京化工大學(xué);2017年

10 荊銀銀;復(fù)雜環(huán)境下基于粒子濾波的故障檢測(cè)方法研究[D];蘭州理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2819592