基于自抗擾控制算法的黑體源溫控系統(tǒng)

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1、，Ｊ‘沁弊；０６０－中圖分類號論文編號１０１６０２５１學科分類號５１０．８０１０密級－義和ｆ＊乂凈ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩±專業(yè)學位論文基于自抗擾控制算法的黑體源溫控系統(tǒng)ＴｈｅＢｌａｃｋｂｏｄＳｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍｙｙＷ一ＢａｓｅｄｏｎＡＤ民Ｃ。盤Ｍ１獅±Ｋｌ腳＼ｎｍ喊由Ｅｍ＼ｉＭｉＢｌＢ￥：ａＳＥｆｌ程佳廣＿＿＿＿＿＾｜￣吐王志剛副教授ｊ｜＾＂擎■．鐵天津理工大學研究生院二〇－六

2、年二月．．．，分類號：510.8010密級：天津理工大學研究生學位論文基于自抗擾控制算法的黑體源溫控系統(tǒng)（申請工程碩士學位）工程領域：控制工程作者姓名：程佳廣指導教師：王志剛2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeTheBlackbodySourceControlSystemBasedonADRCByChengJiaguangSupervisorProf.WangZhigangFeb.2016我準Ｉ牲聲巧本人聲明所

3、呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加標注和致謝么處外，論文中不包含其他人己經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津理工大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位沁丈作者簽名；括達／簽李曰期；如年Ｚ月巧叫學化冷文狀托使巧狡牧韋本學位論文作者完全了解天津理工大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權天津理工大學可Ｗ將學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復

4、制手段保存、匯編，ｙｘ供查閱和借閱。同意學校向國家有關部口或機構送交論文的復本和電子文件。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明）學侄冷文作者簽名：佐化／導種簽名；Ｉ去評義ｔａ年１月巧簽學ｇ期ｇ簽拿ｇ期ｌｌ：《年Ｉ月ｌ吁摘要現(xiàn)階段，實驗室電加熱黑體爐的控溫系統(tǒng)一般采用傳統(tǒng)PID控制算法，但是傳統(tǒng)PID控制算法仍然存在一些缺陷，特別是升溫速率與超調之間的矛盾使系統(tǒng)在控溫時出現(xiàn)大超調、響應時間長且不穩(wěn)定等問題，同時，電加熱黑體爐作為被控對象，它自身具有非線性、大時滯和慣性大等特性，導致傳統(tǒng)PID控制算法對電加熱黑體輻射源進行

5、控溫時出現(xiàn)控溫曲線超調且控溫穩(wěn)定時間較長等問題，很難對電加熱黑體爐進行非常精確有效的控制。本文提出了基于自抗擾控制算法的黑體爐溫控系統(tǒng)的設計方法。首先，本文對當前比較普遍的PID控制算法做了一些介紹，并通過比較分析兩種算法之間的特性，本文最終確定采用自抗擾控制算法，自抗擾控制算法理論完善，算法簡單，同時自抗擾控制算法不依賴精確的數學模型，且它是由微分跟蹤器（TD）、狀態(tài)擴張觀測器（ESO）、非線性狀態(tài)誤差反饋率（NLSEF）三部分組成。隨后，用MATLAB仿真軟件對自抗擾控制算法與傳統(tǒng)PID控制算法進行了仿真并比較了兩種算法的控溫能力，通過MATLAB

6、的仿真分析之后，驗證了自抗擾控制算法在電加熱黑體爐溫控系統(tǒng)中的可實施性。最后，我們通過利用一種可圖形化的編程軟件LabVIEW編寫了基于自抗擾控制算法的電加熱黑體爐的溫控系統(tǒng)，系統(tǒng)功能主要包括：控溫、電阻傳感器的數據采集、報警等功能。之后，利用臨界比例度法和經驗公式法確定了電加熱黑體爐的數學模型以及相關參數，從而能夠對自抗擾控制算法進行實時的調試。在實時調試過程中，控溫系統(tǒng)將熱電阻傳感器實時采集的溫度值與設定值比較，所得差值作為控制模塊的輸入。經控制算法計算出輸出控制量，輸出量是以脈沖方波的形式傳送到被控對象上的，本文通過調節(jié)占空比的方波脈沖來實現(xiàn)固態(tài)

7、繼電器的通斷，來控制加熱電阻是否通電加熱，從而實現(xiàn)黑體輻射源系統(tǒng)的控溫。在實驗之后對最后的溫度控制結果進行了比較分析。通過仿真分析和實驗證明可知，自抗擾控制算法在電加熱黑體爐溫控系統(tǒng)中，控溫系統(tǒng)升溫快，無超調，且穩(wěn)定速度快，它克服了傳統(tǒng)PID控制算法升溫的快速性與超調之間的矛盾，控制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制算法。關鍵詞：黑體爐溫控系統(tǒng)自抗擾編程軟件LabVIEWAbstractNow,thetraditionalPIDcontrolalgorithmwasgenerallyusedinthecontrolsystem,but,thetradition

8、alPIDcontrolalgorithmalsoownsomedefects,especia