本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式系統(tǒng)的脫重組分塔控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在粗苯精制的生產(chǎn)過程中,首先需要通過脫重組分塔的處理將粗苯原料分離出重苯與輕苯以進入后續(xù)的生產(chǎn)加工流程。脫重組分塔的工作穩(wěn)定性直接關(guān)系到精苯產(chǎn)品的質(zhì)量,而作為關(guān)鍵設(shè)備的脫重組分塔具有典型的非線性、時變性及時滯性等特點;目前大多采用成本高、體積大以及響應慢的常規(guī)PLC實現(xiàn)PID算法對塔溫進行控制,這使溫度的調(diào)節(jié)時間與超調(diào)量這兩個動態(tài)性能指標很難得到同時的優(yōu)化。因此課題采用了基于ARM的多種群遺傳算法整定PID參數(shù)設(shè)計控制器來實現(xiàn)多性能指標的優(yōu)化。首先,從實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)近似得出脫重組分塔的數(shù)學模型,構(gòu)建Simulink仿真模型。通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)確定PID的Kp、Ki和Kd三個參數(shù),分別以這三個參數(shù)的值為中心點劃定鄰域區(qū)間作為遺傳算法的種群基因庫并且選擇合適的分段函數(shù)作為適應度函數(shù)指引兩個子種群的進化方向。兩個子種群分別在溫度變化的不同階段參與進化和整定PID參數(shù)的操作,使溫度變化過程中的調(diào)節(jié)時間與超調(diào)量這兩個性能指標同時得到了良好的動態(tài)優(yōu)化。其次,為解決脫重組分塔的純滯后特性帶來的動態(tài)響應滯后的問題,在仿真模型中引入了史密斯預估補償器來抵消純滯后環(huán)節(jié)的影響,有效地解決了動態(tài)響應滯后的問題。最后,搭建了以模型塔為被控對象的實驗控制系統(tǒng)驗證Simulnk仿真結(jié)果。系統(tǒng)的控制器部分使用以兩塊ARM為核心的控制電路分別負責數(shù)據(jù)的處理與運算,很大程度上提高了控制操作的實時性與準確性。通過兩種仿真平臺的實驗數(shù)據(jù)分析對比得出了多種群遺傳算法整定PID參數(shù)這種控制策略應用在脫重組分塔溫度控制過程中具有良好的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)特性,及強魯棒性的結(jié)論。具有廣闊的應用前景。
【關(guān)鍵詞】：脫重組分塔 ARM控制器 Linux操作系統(tǒng) 遺傳算法 PID
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ053.5;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究進展10-12
• 1.2.1 國外情況簡介10-11
• 1.2.2 國內(nèi)情況簡介11-12
• 1.3 ARM處理器與嵌入式Linux操作系統(tǒng)12-15
• 1.3.1 ARM微處理器簡介12-13
• 1.3.2 嵌入式Linux系統(tǒng)簡介13-14
• 1.3.3 嵌入式Linux系統(tǒng)的移植14-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 第2章 脫重組分塔生產(chǎn)流程簡介16-20
• 2.1 脫重組分塔生產(chǎn)系統(tǒng)工藝說明16-17
• 2.2 脫重組分塔生產(chǎn)過程各項參數(shù)17
• 2.3 脫重組分塔的溫度控制17-19
• 2.3.1 脫重組分塔溫度控制過程17-18
• 2.3.2 脫重組分塔溫度控制系統(tǒng)介紹18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 遺傳算法及其改進20-25
• 3.1 遺傳算法簡介20-22
• 3.1.1 遺傳算法基本原理20-21
• 3.1.2 遺傳算法基本運算過程21
• 3.1.3 遺傳算法研究進展21-22
• 3.2 遺傳算法的改進22-24
• 3.3 本章小結(jié)24-25
• 第4章 實驗控制系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計25-36
• 4.1 硬件實驗系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)25-28
• 4.2 溫度數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計28-30
• 4.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計30-33
• 4.3.1 RS232接口的設(shè)計30-31
• 4.3.2 以太網(wǎng)接口的設(shè)計31-33
• 4.4 閥門驅(qū)動電路模塊設(shè)計33-34
• 4.5 數(shù)據(jù)傳輸與算法執(zhí)行的異步化設(shè)計34-35
• 4.6 本章小結(jié)35-36
• 第5章 實驗控制系統(tǒng)軟件子系統(tǒng)設(shè)計36-54
• 5.1 操作系統(tǒng)平臺介紹36
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件子系統(tǒng)總覽36-41
• 5.2.1 軟件子系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)36-37
• 5.2.2 數(shù)據(jù)收發(fā)器中軟件系統(tǒng)介紹37-39
• 5.2.3 算法主控制器中軟件系統(tǒng)介紹39-41
• 5.3 上位機顯示設(shè)定模塊的實現(xiàn)41-44
• 5.3.1 算法控制頁面的實現(xiàn)與簡介41-43
• 5.3.2 數(shù)據(jù)對比頁面的實現(xiàn)與簡介43-44
• 5.4 數(shù)據(jù)采集模塊的實現(xiàn)44-45
• 5.5 脫重組分塔中壓閥門傳動模塊的實現(xiàn)45-48
• 5.5.1 步進電機的軟件驅(qū)動實現(xiàn)45
• 5.5.2 基于51單片機的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件實現(xiàn)45-48
• 5.6 通訊模塊的實現(xiàn)48-51
• 5.6.1 以太網(wǎng)通訊軟件模塊的實現(xiàn)48-51
• 5.6.2 串行（RS232）接口通訊軟件模塊的實現(xiàn)51
• 5.7 多種群遺傳算法模塊的實現(xiàn)51-53
• 5.8 本章小結(jié)53-54
• 第6章 系統(tǒng)實驗平臺和仿真結(jié)果分析54-61
• 6.1 脫重組分塔數(shù)學模型的建立54-55
• 6.2 simulink平臺仿真結(jié)果分析55-58
• 6.2.1 控制系統(tǒng)Simulink仿真55-56
• 6.2.2 史密斯預估補償器56-57
• 6.2.3 Simulink仿真結(jié)果分析57-58
• 6.3 硬件仿真平臺實驗結(jié)果分析58-61
• 6.3.1 硬件仿真平臺操作流程58
• 6.3.2 硬件仿真平臺實驗結(jié)果分析58-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 導師簡介66
• 企業(yè)導師簡介66-67
• 作者簡介67-68
• 學位論文數(shù)據(jù)集68

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本文編號：279663