南京信息工程大学开题报告

1毕业论文（设计）开题报告题目空气球系统设计与实现学生姓名郝新一学号20092340057院系滨江学院专业电气工程自动化指导教师张颖超二Ｏ一三年二月二十五日2毕业论文（设计）开题报告1．本课题的目的及研究意义（1）研究目的：通过机理建模和系统辨识相结合的方法对系统进行建模，并进行了仿真实验，验证了数学模型的正确性。重点研究空气球系统的模糊控制算法，最后在实验装置上进行控制，实现空气球的稳定和抗扰性能控制。（2）研究意义：空气球系统不仅是过程控制系统，而且也是运动控制系统。它具有模型复杂、非线性和多扰动等特点，一直都是控制领域研究的难点之一。有关空气球系统的研究实验对于先进控制算法的研究也有很大的帮助，这使得人们可以更加容易的去探究其中规律。而一些复杂先进控制算法的成功实施，必须是多专业、跨学科的紧密合作，同时要求具备丰富的工程实施经验和动手能力，需要工艺和自控专家共同合作才能完成工程项目，如Setpoint公司具有化工工艺背景的工程技术人员占公司职工总数的比例高达70%。有人进行了一项统计，先进控制的效益由几部分组成(Huang,2002)：基本回路控制的整定好坏，占20%；是否具备在线分析仪或切实可行的软测量技术，占40%；算法的维护，占20%；算法本身及其他因素，仅占20%。因此，如何使先进算法结构简单、实施容易、鲁棒性能好、通用性强是控制领域追寻的目标。2．本课题的国内外的研究现状在现今全球竞争日益激烈的市场环境下，通过先进控制获取经济效益来提高企业竞争力，已成为一种趋势。据国内相关文献报道(薛美盛等，2002)，各种不同石油化工装置实施先进控制后，其每年净增效益都大幅度上升。虽然各公司所报出的年效益有所不同，但其数据出入不大，而实施先进控制所需成本只占其产生效益的很小一部分比例。国外发达国家经验表明：采用先进控制理论和过程优化将增加投资，但可极大的提高产品层次和质量，降低能源和原材料消耗，从而增加更大的效益。然而，控制理论本身也面临着一些问题和困难，需要不断改进和提高。尽管大量新的控制算法不断涌现，但常规的PID及改进的PID控制算法仍广泛应用于工业控制领域。一些先进控制算法专用性强、适应性差、鲁棒性能差、算法复杂、实施和维护成本高，这些都限制了它们的推广和发展。部分先进控制理论理论性太强，实际应用需做大量的改进和简化，使先进控制具备鲁棒性是当前重要的发展方向。因此，如何使先进算法结构简单、实施容易、鲁棒性能好、通用性强是控制界乃至整个工业界一直追寻的目标。所以对于其的研究也一向都是国内外的重点。3毕业论文（设计）开题报告3．本课题的研究内容（1）空气球系统的应用需求；（2）空气球系统的设计与建模方法；（3）空气球系统的实际实验和对现实应用的推测；（4）空气球系统对于控制领域，尤其是先进控制方面的实用价值和主要应用方向的研究。4．本课题的实行方案、进度及预期效果2013.02.20-2013.03.05查阅资料，了解国内外有关空气球系统的研究，并对其有了初步的认识。2013.03.10-2013.03.25对系统方案的探讨以及与导师的问题答疑。把由PWM控制输出到高度响应的系统数学模型建立出来。2013.03.26-2013.03.31在matlab/Simulink环境下对模型各个部分以及整体模型进行仿真，对仿真结果进行分析，最后与实验结果响应曲线对比，并对模糊控制算法进行研究，直到得出正确的试验结果。2013.04.01-2013.04.10用实验室器材进行具体实验，不断修改完善实验，并对后续结论进行推断。2013.04.11-2013.04.20完成毕业论文写作。2013.04.21-2013.04.28论文交予导师初评并给出修改意见，然后进行修改。预期效果：在最终空气球稳定在管中某高度的过程中，给小球一个扰动，在400s过后某时刻用手遮住管顶部，小球高度会下降，手松开后小球恢复原来高度。恢复后的小球高度也与设定高度相吻合，其可表明系统有比较好的抗干扰能力。4毕业论文（设计）开题报告5、已查阅参考文献：[1]周永正．数学建模［M］．上海:同济大学出版社，2010．[2]陈伯时．电力拖动自动控制系统．北京：机械工业出版，2008.[3]张海根．机电传动控制［M］．北京:高等教育出版社，2006．[4]孙虎章．自动控制原理．北京：中央广播电视大学出版社，2007.[5]姜启源,谢金星．数学建模［M］．北京:高等教育出版社，2003．[6]姚丽娜．模糊控制在液位控制中的仿真研究［D］．山西:太原科技大学，2008．[7]乔杰,刘洪玮，李曼珍．自适应模糊控制在空气球运动系统中的应用［J］．工业控制与应用，2009，28(10):19－21．[8]张乎,MATLAB基础与应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社.[9]QingGWang,PartialInternalModelControl,IEEE,976-982.[10]KeminZhou,Essentialsofrobustcontral[M],PREN-TICEHALL,1999.指导教师意见年月日院（系）审查意见学院领导（公章）：年月日