双容水箱如示 通常双容水箱的设计中将通过实验进行建模,分别测定被控对象水箱在输入阶跃信号后的液位响应曲线和相关参数。通过磁力驱动泵供水,控制电动调节阀的开度大小,改变水箱液位的给定量,从而对被控对象施加阶跃输入信号,记录阶跃响应曲线。在测定模型参数中可以通过智能调节仪表改变调节阀开度,增减水箱的流入水量大小,从而改变水箱液位实现对被控对象的阶跃信号输入。单回路调节系统,一般是指用一个控制器来控制一个被控对象, 其中控制器只接收一个测量信号,其输出也只控制一个执行机构。 双容水箱水位控制系统是一种常见的过程控制系统,广泛应用于饮料、食品加工、溶液过滤和化工生产等领域。在该系统中,液位控制是关键,它通过先进的控制算法确保水位保持在设定值,以满足生产需求。本实验报告旨在探讨双容水箱液位控制系统的组成、工作原理以及 PID 控制器的应用。 双容水箱由两个相连的水箱构成,通过磁力驱动泵供水,并利用电动调节阀来控制水箱间的水流量,进而改变液位。实验建模是通过输入阶跃信号,观察液位响应曲线,以此获取模型参数。智能调节仪表则用于调整调节阀开度,实现对液位的精确控制。单回路调节系统是这个控制系统的基础,控制器接收来自液位传感器的测量信号,并通过调节阀的开度来维持液位稳定。 PID 控制器在双容水箱液位控制中起着核心作用。PID 即比例-积分-微分控制,通过调整其三个参数(P、I、D),可以有效改善系统的响应速度和稳定性。实验中,通过MATLAB软件进行动态仿真,分析不同参数设定下的系统性能。例如,增大比例参数可提高响应速度,但可能导致系统振荡;积分参数可以消除稳态误差,而微分参数有助于减少超调和改善系统稳定性。 在实验目的上,学生需要理解双容水箱液位控制系统的构成和工作原理,掌握PID控制器的调节规律和参数整定方法。实验内容包括了解系统原理,熟悉NCSLab平台的远程控制操作,以及研究不同控制器参数对系统动态性能的影响。 双容水箱的数学模型基于托里拆利定律和动态物质平衡建立,形成状态空间方程,描述了水箱液位随时间的变化。通过调整控制器参数,如图5所示,可以实现不同阶跃输入下的液位控制。例如,图6至图9展示了不同阶跃输入(10、20、30、34)时的仿真结果,这些结果反映了系统对阶跃变化的响应速度和稳定性的变化。 总结来说,双容水箱水位控制系统是一个运用单片机技术、自动化仪表技术、计算机技术和通讯技术的集成系统。通过实验建模、PID控制算法和智能调节仪表,实现对水位的精确控制。实验不仅加深了对控制理论的理解,也提供了实际应用的经验,为实际工业生产中的液位控制提供了参考。
2025-05-27 00:03:29 1.09MB
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内容概要:本文详细介绍了利用Matlab及其Simulink环境完成一阶倒立摆系统的双闭环PID控制设计全过程。从引言部分介绍倒立摆作为经典控制问题的意义出发,逐步深入到具体的建模、控制器设计(内外环PID)、代码实现细节,再到最终的仿真测试环节。文中不仅展示了相关MATLAB代码片段,还强调了各部分之间的关联性,特别是双闭环PID控制对于提高系统稳定性的重要作用。同时,作者提到可以通过调整PID参数获得更佳性能表现,并且通过实际实验进一步验证了所提出方法的有效性。 适合人群:对自动化控制理论感兴趣的学生和技术人员,尤其是那些希望深入了解PID控制原理及其具体应用场景的人群。 使用场景及目标:适用于高校教学实验、科研项目研究或者个人兴趣爱好者的自学材料。主要目的是帮助读者掌握一阶倒立摆系统的建模方法、双闭环PID控制器的设计思路以及如何借助Matlab/Simulink平台来进行有效的仿真测试。 其他说明:随附有详细的实验报告和视频教程,便于读者更好地理解和操作。
2025-05-26 14:07:10 956KB Matlab PID控制 Simulink
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COMSOL热流,热流固拓扑优化流道双目标模型(平均温度和压降) comsol拓扑优化代做,学位文献复现 目标函数为:设计域最大热+最小流动耗散 控制方程为无量纲形式或常规形式,拓扑优化等 ,COMSOL热流;热流固拓扑优化;双目标模型(平均温度和压降);拓扑优化代做;学位文献复现;设计域最大换热;最小流动耗散;控制方程。,COMSOL模拟:热流固拓扑优化双目标模型的研究与应用 本文档集中探讨了利用COMSOL软件进行热流固耦合系统的拓扑优化研究。这一研究领域涉及了复杂的计算流体力学(CFD)和结构优化理论,旨在优化流道设计以实现特定的热力学和流体力学性能。文档的主要内容可以分为几个方面:首先是对于热流固耦合系统的理解,其次是拓扑优化的基本概念和方法,再者是双目标模型的具体应用,最后是利用COMSOL软件进行模拟和仿真分析。 在热流固耦合系统中,温度和流体流动的相互作用是研究的关键。通过精确控制传热和流体动力学,可以在工业设计中实现效率更高和成本更低的解决方案。拓扑优化方法是在给定的设计空间内,通过数学算法和计算机辅助设计(CAD)技术,寻找最佳材料布局的过程,以满足预定的设计要求和约束条件。这一技术的引入使得流道设计更加精细化和高效化,特别是在追求低能耗和高热交换效率的场合。 文档中提到的双目标模型,指的是在优化过程中同时考虑了平均温度和压降这两个相互冲突的目标。平均温度的最小化意味着提高系统的热交换效率,而压降的最小化则意味着减少流体流动的阻力,两者都需要在优化设计中取得平衡。这要求研究者们在设计优化模型时,不仅要考虑单一目标的最优解,还需考虑到多目标之间的权衡和妥协。 控制方程是描述物理现象的数学表达式,无量纲形式的控制方程在分析中被广泛应用,因为它们可以去除单位的影响,使得方程具有更普遍的意义和适用性。常规形式的控制方程则直接反映了物理量的实际意义,便于理解和应用。在进行拓扑优化时,控制方程的选择和构建对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。 通过COMSOL软件的模拟和仿真,研究者们能够在计算机上复现实际的物理过程,对设计方案进行初步的预测和评估。这一过程可以大幅减少实验成本,并加快研发周期。COMSOL作为一个功能强大的多物理场仿真软件,支持包括热传递、流体动力学、结构力学等多个物理模块的耦合分析,非常适合用于处理复杂的热流固拓扑优化问题。 本文档的结构清晰,通过对文档的描述和标签的分析,可以得知文档的主体内容是围绕热流固耦合系统的拓扑优化方法展开,具体讨论了双目标优化模型的建立和COMSOL模拟的应用。文件名称列表显示了文档可能包含了引言、理论基础、研究方法、模拟结果等部分,这些都为深入理解热流固拓扑优化提供了丰富的素材和参考。
2025-05-26 10:07:24 1.07MB 数据结构
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在雷电防护与电力系统分析领域,"雷电双指数拟合"是一个重要的技术手段,主要用于解析和理解雷电冲击波形。这种拟合方法基于数学模型,利用双指数函数来逼近实际的雷电波形数据,从而实现对雷电冲击参数的精确提取。这种方法在工程实践和科学研究中具有广泛的应用价值。 我们来看一下雷电波形的基本特性。雷电是一种自然界中的强大电磁现象,其产生的瞬态电流波形通常呈现出快速上升和缓慢下降的特点,这种复杂的波形包含了丰富的物理信息,如峰值电流、陡度、半峰值时间等。这些参数对于评估雷电对电气设备的危害性至关重要。 双指数拟合则是用来描述这种复杂波形的一种数学工具。它将雷电冲击波形分为两个指数部分:快速上升的前半段和缓慢衰减的后半段。每个指数部分都用一个指数函数来近似,通过调整函数参数,可以得到与实际波形最接近的拟合曲线。双指数函数的形式一般为: 快速上升部分:\( I(t) = A_1 \cdot e^{(t-t_0)/\tau_1} \) 缓慢下降部分:\( I(t) = A_2 \cdot e^{-(t-t_0)/\tau_2} \) 其中,\( A_1 \) 和 \( A_2 \) 分别代表两个指数部分的初始电流值,\( t_0 \) 是波形的起始时刻,\( \tau_1 \) 和 \( \tau_2 \) 是对应的衰减时间常数。通过优化这些参数,可以实现对原始雷电波形的最佳拟合。 在雷电双指数拟合算法中,首先需要对采集到的雷电波形数据进行预处理,包括滤波去噪、峰值检测等步骤,然后利用数值优化方法(如最小二乘法)来求解双指数函数的最佳参数。得到拟合结果后,就可以从中提取出关键的雷电冲击参数,如峰值电流(\( A_1 + A_2 \))、半峰值时间(\( \tau_1 \ln 2 \) 和 \( \tau_2 \ln 2 \))以及总能量等。 此外,双指数拟合还可以用于操作波的分析。操作波是电力系统内部故障或保护动作时产生的类似雷电的快速变化电流,其分析同样依赖于精确的波形参数。通过双指数拟合,可以区分雷电冲击与操作波,这对于电力系统的故障诊断和保护设备的设计至关重要。 在压缩包中的"雷电波双指数拟合"文件可能包含了实施这一算法的代码、数据集、拟合结果以及相关的研究报告。通过深入研究这些内容,我们可以进一步理解和掌握双指数拟合在雷电波形分析中的具体应用和效果,为雷电防护提供更加科学的理论支持。
2025-05-25 21:02:18 1.57MB 双指数拟合
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要运行代码,请在 Matlab 窗口中键入“start”。 这是为论文生成结果的软件 Jan Martin Nordbotten、Talal Rahman、Sergey Repin、Jan Valdman,Barenblatt-Biot 多Kong弹性模型近似解的后验误差估计。 应用数学中的计算方法 10, No. 3, 302-315 (2010) 可以在位于http://sites.google.com/site/janvaldman/publications的作者网页上找到该论文的链接 当您发现代码有用时,请引用该论文。
2025-05-25 17:27:09 6KB matlab
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控制器主控芯片采用STM32F405RGT6,控制器底层基于HAL库和FreeRTOS实时操作系统,预留CAN、USART、SWD、USB接口各一,便于通信和控制的工程应用。该控制器提供双路无刷电机控制,同时分别预留编码器接口与电压采样接口,适合于有感FOC与无感FOC的控制应用或算法验证。同时该控制板还可以适合于异步电机的矢量控制。 在现代电机控制领域,尤其是在需要高精度和复杂控制算法的应用中,FOC(Field Oriented Control,矢量控制)算法与高性能微控制器的结合已经成为一种标准。本文将详细介绍一款基于FOC控制算法和STM32主控芯片的双路直流无刷电机控制器的设计与应用。 控制器的核心芯片是STM32F405RGT6,属于STMicroelectronics(意法半导体)生产的高性能Cortex-M4系列微控制器。这款芯片具有高达168 MHz的运行频率,提供丰富的外设接口,并且内置浮点单元(FPU),非常适用于需要进行复杂数学运算的实时控制系统。在本控制器设计中,STM32F405RGT6作为主控单元,负责执行FOC算法并管理双路无刷直流电机(BLDC)的运行。 控制器底层软件基于HAL(硬件抽象层)库进行开发,HAL库为开发者提供了统一的硬件操作接口,简化了硬件特定编程的复杂性,使得软件更具有可移植性和可维护性。同时,系统还集成了FreeRTOS实时操作系统,这为多任务的并发执行提供了保证,能够确保实时性要求高的任务得到及时响应。FreeRTOS不仅能够管理任务的调度,还能提供同步与通信机制,这对于需要快速响应外部事件的电机控制应用来说至关重要。 在硬件接口方面,控制器预留了多个通用接口以满足不同通信和控制需求。其中,CAN(Controller Area Network)接口常用于工业现场的设备通信,具有良好的抗干扰能力和多主通信的能力;USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter)接口用于实现串行通信,可以连接到PC或其他微控制器进行数据交换;SWD(Serial Wire Debug)接口是用于调试的串行线调试接口,提供了一种快速调试微控制器的方式;USB(Universal Serial Bus)接口用于实现即插即用的USB通信功能,便于与计算机等设备进行数据交换。 在电机控制方面,控制器提供了双路无刷电机控制能力,这意味着可以同时驱动两个独立的电机,这对于需要多电机协同作业的应用场景非常有用。同时,每一路控制通道都预留了编码器接口和电压采样接口。编码器接口用于接入电机位置传感器,实现精确的位置反馈,这对于实现高精度的速度和位置控制是必要的。电压采样接口则用于实时监测电机的供电电压,这对于评估电机运行状态和保护电机免受过电压或欠电压损害具有重要意义。 值得注意的是,控制器不仅支持有感FOC控制,也就是需要使用电机位置传感器的控制方式,而且支持无感FOC控制,即无需使用电机位置传感器即可通过算法估算电机转子位置,实现对电机的精确控制。这种控制方式减少了系统的成本和复杂性,对于一些对成本敏感或环境适应性要求较高的场合特别有优势。 此外,该控制器还支持异步电机的矢量控制。尽管本文重点介绍的是直流无刷电机的控制,但控制器设计的灵活性使其同样适用于交流异步电机的控制。矢量控制技术使得异步电机的控制性能接近直流电机,因此在工业驱动和电动汽车等领域有着广泛的应用前景。 本文介绍的基于FOC控制算法和STM32主控芯片的双路直流无刷电机控制器是一款具有高度集成性、灵活性和强大控制能力的电机驱动解决方案。它不仅能够满足多种电机控制的需求,还能够通过预留的通信接口方便地与其他系统集成,为工业自动化、机器人技术、新能源汽车等高科技领域提供了可靠的技术支持。
2025-05-24 20:36:01 28.8MB STM32
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COMSOL 6.1版本:三维飞秒多脉冲激光烧蚀玻璃模型——双温变形几何烧蚀系统,含清晰注释与优化收敛,拓展应用潜力巨大,COMSOL 6.1版本:三维飞秒多脉冲激光烧蚀玻璃模型的深入解析:双温模型下的变形几何、烧蚀热源及温度场仿真,COMSOL 6.1版本 三维飞秒多脉冲激光烧蚀玻璃模型 模型内容:涉及双温模型,变形几何,烧蚀,飞秒脉冲热源,电子、晶格温度。 优势:模型注释清晰明了,各个情况都有涉及可参考性极强,可以修改,收敛性已调至最优,本案例可进行拓展应用 ,COMSOL 6.1版本; 三维飞秒多脉冲激光烧蚀; 双温模型; 变形几何; 烧蚀; 飞秒脉冲热源; 电子晶格温度; 注释清晰; 可参考性强; 可修改; 收敛性最优; 拓展应用。,COMSOL 6.1版三维飞秒激光烧蚀玻璃模型:双温变形几何烧蚀分析
2025-05-24 18:13:21 148KB ajax
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内容概要:本文详细介绍如何在Matlab/Simulink平台上构建双馈风力发电机(DFIG)的电网模型,并研究其在外来干扰如风速突变和电网电压跌落等情况下的动态响应。首先介绍了DFIG的基本组成及其重要参数设置,然后逐步讲解了如何创建风速扰动、电网模型以及控制系统的设计,包括转子侧变流器的PWM控制逻辑、锁相环设计等。文中还提供了具体的代码示例用于生成不同类型的风速信号,并对电磁转矩、直流母线电压等关键变量进行了详细的波形分析。此外,针对可能出现的问题给出了相应的解决办法,如调整PI参数、优化PWM调制策略等。 适合人群:从事风电仿真研究的技术人员、研究生及以上学历的相关专业学生。 使用场景及目标:适用于希望深入了解DFIG内部机制及其对外界干扰反应的研究者;旨在帮助读者掌握DFIG建模技巧,提高对实际工程项目中遇到问题的理解能力。 其他说明:文章不仅提供理论指导,还包括大量实用的操作提示和技术细节,有助于读者更好地理解和应用所学知识进行实际操作。
2025-05-23 18:22:31 366KB
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大角度倾斜入射时,光学薄膜表现出强烈的偏振效应。这一现象在大部分应用场合会带来系统光学性能的劣变,然而控制偏振效应的光学薄膜设计是困难的。分析了产生偏振效应的内在原因,采用由三种全介质材料构成的四层膜堆和等效层结构膜堆组合得到初始膜系,结合单纯形法和共轭梯度法的多级优化,设计了1300~1330nm和1535~1565nm两个波段范围内分光比都为1∶1的近红外双波段消偏振分光膜。结果显示,在45°入射时,在两个工作波段的s分量和p分量的反射率曲线偏振分离小,反射和透射引起的相位变化也控制在很小范围。
2025-05-22 13:29:42 2.62MB 近红外; thin
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"基于双下垂控制的交直流混合微电网模型设计与Matlab仿真分析:系统结构及控制策略优化","基于双下垂控制的交直流混合微电网模型设计与Matlab仿真分析:系统结构及控制策略优化",光伏交直流混合微电网双下垂控制离网(孤岛)模式Matlab仿 真模型 ①交直流混合微电网结构: 1.直流微电网,由光伏板+Boost变器组成,最大输出功率10 kW。 2.交流微电网,由光伏板+Boost变器+LCL逆变器组成,最大输出功率15 kW。 3.互联变器(ILC),由LCL逆变器组成,用于连接交直流微电网。 ②模型内容: 1.直流微电网:采用下垂控制,控制方式为电压电流双闭环,直流母线额定电压700 V。 2.交流微电网中,Boost变器采用恒压控制,直流电容电压为700 V,LCL逆变器采用下垂控制,额定频率50 Hz,额定相电压有效值220 V。 3.ILC采用双下垂控制策略,首先将交流母线频率和直流母线电压进行归一化,使其范围控制在[-1,1],之后通过ILC的归一化下垂控制调节交流母线频率和直流母线电压的偏差,最终使二者数值相同。 4.其余部分包括采样保持、坐标变、功率滤波、SVPWM
2025-05-20 22:21:28 663KB istio
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