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过程控制是高校自动控制学科的一门重要课程,学生在学习理论知识的同时,还需要通过实践进行理解消化,并在理解消化的基础上创新。为此,建设一个理论与实际相结合的过程控制实验平台尤为重要。 本课题将控制理论与控制工程有机结合设计出一种过程控制综合实验平台,是西北工业大学“网络环境下复杂控制系统实验室”的一个子项目。该平台是以流量、液位控制为研究对象的全物理实验平台,具有强大的实验验证功能。不仅可以实现不同阶次的单入单出对象,还可以实现多入多出对象和变参数对象;不仅可以实现常规的控制方案和控制算法,还可以对先进控制算法进行验证、研究。 文章首先回顾过程控制的现状及教学状况,分析建立过程控制实验平台的可行性和必要性,介绍过程控制的基本理论。然后,针对目前已有的平台实验功能的单一性,设计出一套功能完备、结构灵活、能满足不同层次需求的开放实验平台;完成了硬件设备的选型、采购和安装;并根据硬件平台的特点进行了实验设计和软件平台设计,平台的数据采集、算法实现、控制输出都是由PC机实现,运用组态王实现各种控制系统的监控界面设计,但由于组态王运算功能不强,不能实现辨识、自适应等复杂的控制算法,因此采用Matlab编写算法软件,Visual Basic作为组态王和Matlab的中间接口程序提供实时数据交换(DDE)。最后从理论上对实验对象建立数学建模并进行特性分析,并通过二阶对象对增量式PID控制和自校正PID控制进行了验证。 综上所述,作者设计出了一个既能应用于高校实验教学又能验证研究先进控制理论的实验平台,极大地丰富了过程控制实验系统的内容。