自动化 自动控制课程设计报告 双容水箱系统的建模、仿真与控制 81页 原创 课程大作业 本项目主要工作为以二阶模拟水箱为模型，对其构建无差别实际电路模型，并在实际电路模型中通过使用Matlab及Simulink仿真工具和部分工具箱利用所学自动控制原理、过程控制工程、现代控制理论等理论知识对上述实际电路模型各方面性能进行分析。主要工作有：对二阶水箱模型进行机理建模和辨识建模、建立与仿真模型一致的电路实际模型、数据采集与通讯、实现PID控制以串联校正、实现纯滞后系统控制及先进控制、实现状态反馈及状态观测器。主要性能指标有：开环阶跃响应、闭环稳定性、阶跃响应下动态与静态指标提升、串联校正环节设计、纯滞后系统下的控制算法应用、状态空间模型下的状态反馈及观测器实现等。 《双容水箱系统的建模、仿真与控制》是一份自动化和自动控制课程设计报告，旨在通过对二阶水箱模型的机理建模、辨识建模、电路实际模型构建、数据采集与通讯、控制算法设计等多个方面进行深入研究，以理解和应用自动控制原理、过程控制工程以及现代控制理论。 报告的主要工作集中在以下几个核心知识点： 1. **机理建模**：通过对二阶水箱的物料平衡方程进行推导，得到所需的数学模型。线性化后的模型为 (221122)(1)(1)iHsRQsA RsA Rss+=+，其中变量代表水箱的物理特性。 2. **辨识建模**：利用测试数据和模式识别工具箱，如TankSim，对模型进行参数估计，通过阶跃响应数据确定极点，拟合出开环传递函数。 3. **MATLAB与Simulink**：借助MATLAB和Simulink进行仿真，构建系统的系统方框图，实现PID控制、串联校正、状态反馈控制器和状态观测器的设计。通过仿真窗口进行调试，评估系统性能。 4. **数据采集与通讯**：使用NI USB-6009数据采集卡通过OPC协议进行数据采集，编写MATLAB程序实现数据通信，确保实时监控和分析。 5. **控制策略**：实现PID控制以改善阶跃响应，设计串联校正环节以优化动态和静态性能。同时，处理纯滞后系统，运用先进控制策略，通过状态反馈和状态观测器实现更精确的系统控制。 6. **实际电路验证**：将仿真结果转化为实际电路，通过编程验证控制器设计的正确性，对实验结果进行理论分析，增强对控制理论的理解。 整个课程设计过程中，学生不仅掌握了基本的控制理论，还学会了如何运用这些理论解决实际问题。通过实际操作，他们能熟练运用MATLAB和Simulink进行系统建模与仿真，理解并应用PID控制、状态反馈等控制策略，以及数据采集和通讯技术。此外，此报告还强调了方案设计的全过程，包括背景分析、目标设定、模型构建、数据处理以及性能评估，体现了工程实践中的系统思维和问题解决能力。

内容概要：本文深入探讨了不同自由度（2自由度、4自由度、7自由度）下悬架系统的MPC（模型预测控制）控制程序模型及其优化策略。首先介绍了2自由度悬架系统，主要关注车辆垂直方向的上下运动和俯仰运动，通过MPC控制有效减少了车身振动和俯仰角变化。接着讨论了4自由度悬架系统，增加了侧倾和横摆运动的控制，使模型更全面地反映车辆动态特性，提高了行驶稳定性和舒适性。最后详细阐述了7自由度悬架系统，涵盖了车轮的独立运动，在全地形和无人驾驶车辆中有广泛应用。随着自由度的增加，虽然模型复杂性和控制难度提升，但通过精确建模和优化算法实现了更精细的控制效果。 适合人群：从事车辆工程、控制系统设计的专业人士以及相关领域的研究人员。 使用场景及目标：适用于希望深入了解悬架系统MPC控制机制及其在不同自由度下的应用和优化的人群。目标是掌握不同自由度悬架系统的控制原理和技术细节，从而提升车辆行驶性能和安全性的能力。 其他说明：文章强调了随着人工智能和大数据技术的发展，未来的MPC控制程序模型将更加智能化和自适应，为车辆工程领域带来更多创新和发展机会。

无线充电系统S-S拓扑仿真模型：基于闭环控制的WPT系统，标准85k频率下稳定输出电压的调节机制，适用于Matlab Simulink与PLECS环境的研究与应用。,无线充电系统S-S拓扑仿真模型：基于闭环控制的WPT系统稳定调节与运行环境优化研究,27.无线充电系统S-S拓扑仿真模型 WPT 闭环控制，标准85k频率 均可实现输出电压的稳定调节。 运行环境为matlab simulink plecs等 ,无线充电系统; S-S拓扑仿真模型; WPT; 闭环控制; 85k频率; 输出电压稳定调节; Matlab Simulink PLECS。,无线充电系统S-S拓扑仿真模型：闭环控制下的WPT稳定输出研究

标题 "基于ESP32的BLE的智能窗帘，纯Arduino代码" 涉及的主要知识点是使用ESP32微控制器通过蓝牙低功耗（BLE）技术实现对智能窗帘的无线控制。ESP32是一款功能强大的微处理器，具有集成的Wi-Fi和蓝牙功能，非常适合物联网(IoT)应用。在本项目中，开发者选择使用Arduino编程环境，因为其简洁易用，适合初学者和专业人士进行快速原型开发。 描述中提到的"BLE、BH1750、步进电机驱动控制代码"揭示了项目中的具体组件和技术： 1. **蓝牙低功耗(BLE)**：BLE是蓝牙技术的一个版本，专为低功耗设备设计，如传感器和可穿戴设备。在智能窗帘项目中，BLE用于手机与ESP32之间的通信，允许用户通过移动设备远程控制窗帘的开合。 2. **BH1750**：这是一款光强度传感器，常用于测量环境光照级别。在智能窗帘项目中，它可能被用来根据外界光线强度自动调节窗帘的开启状态，提供智能化的光线管理。 3. **步进电机驱动控制**：步进电机是一种能够精确控制角位移的电动机，适合需要精确定位的应用。在这个项目中，步进电机被用作窗帘的驱动装置，通过接收ESP32发送的指令来控制窗帘的开启和关闭。 智能窗帘的整体结构可能包括以下部分： - **硬件部分**：ESP32微控制器，负责处理来自BLE的指令并控制步进电机；BH1750光照传感器，收集环境数据；步进电机及其驱动器，执行实际的窗帘运动。 - **软件部分**：Arduino代码，运行在ESP32上，负责处理BLE连接、解析来自手机的命令、读取和响应BH1750的光照数据，并控制步进电机。此外，可能还包括一个手机应用程序，通过BLE与ESP32交互，用户可以通过这个APP设定窗帘的开关时间和光照阈值。 在实现过程中，开发者可能需要考虑以下几个方面： - **安全性和稳定性**：确保BLE连接的安全性，防止未经授权的访问；同时，步进电机驱动部分需要稳定可靠，避免因失控导致窗帘损坏。 - **能耗管理**：优化代码以降低ESP32的功耗，延长电池寿命；步进电机的驱动方式也会影响整体系统的能耗。 - **用户体验**：设计直观的手机界面，使用户可以轻松设置和控制窗帘；可能还需要加入反馈机制，如状态指示灯或手机通知，让用户了解窗帘的实时状态。 "基于ESP32的BLE的智能窗帘，纯Arduino代码"项目是一个将物联网技术应用于日常生活场景的实例，通过结合蓝牙通信、环境感知和精准机械控制，实现了智能窗帘的自动化和远程操作，提高了生活便利性。

内容概要：本文详细介绍了基于8086微处理器的步进电机控制系统的设计与实现。硬件方面，系统采用8086 CPU配合8255A扩展IO接口，通过ULN2003驱动步进电机，74LS47用于数码管显示。软件部分则使用汇编语言编写，实现了步进电机的正反转控制、多档速度调节以及数码管状态显示等功能。文中还分享了调试过程中遇到的问题及其解决方案。 适合人群：对嵌入式系统、微处理器编程感兴趣的电子工程学生、硬件爱好者及初学者。 使用场景及目标：适用于学习经典微处理器架构、掌握汇编语言编程技巧、理解步进电机控制原理的学习者。目标是帮助读者深入了解8086微处理器的工作机制，掌握步进电机的基本控制方法。 其他说明：文中提供了详细的电路原理图和完整的汇编源代码，便于读者进行实际操作和实验。此外，作者还记录了在Proteus仿真环境中的调试经验，为后续改进提供了思路。

内容概要：本文详细介绍了基于8086微处理器的步进电机控制系统的设计与实现。系统通过四个开关实现步进电机的启停、转向和调速功能，并通过LED数码管实时显示状态。硬件方面，使用了8255芯片进行接口管理，PortA连接数码管段选，PortB负责开关状态采集，PortC用于步进电机的四相八拍信号输出。软件部分采用汇编语言编写，实现了相位控制、延时函数以及数码管显示等功能。文中提供了详细的电路原理图、汇编源代码和Proteus仿真文件，帮助读者理解和实现该系统。 适合人群：对嵌入式系统、微处理器和步进电机控制感兴趣的电子工程学生、硬件爱好者及初学者。 使用场景及目标：适用于学习8086微处理器的应用开发、步进电机控制原理、汇编语言编程技巧以及Proteus仿真的实际应用。目标是掌握步进电机的基本控制方法及其硬件接口设计。 其他说明：该项目展示了硬件资源的高效利用，如四个开关对应PB口的四位输入，PC口四位驱动四相电机，PA口复用数码管显示。未来可以考虑将速度档位扩展到更多档位或加入加速度曲线控制，提升电机性能。

内容概要：本文详细介绍了如何利用CARSIM进行交通场景的搭建及其与MATLAB、Prescan的联合仿真。首先讲解了在Road Builder中精确绘制道路的方法，如设置车道线宽度、曲率半径和坡度参数等，确保仿真环境的真实性和准确性。接着探讨了CARSIM与MATLAB Simulink的集成方法，包括加载预设场景、设置初始参数以及解决可能出现的编码问题。随后讨论了Prescan与MATLAB之间的数据交互，特别是摄像头和动力学模型的协同工作。文中还提供了简单的路径规划和换道控制算法示例，强调了轨迹跟踪控制器的作用。最后，解释了CPAR文件的结构和修改要点，以及如何使用VS Visualizer生成场景拓扑图并进行调试。 适合人群：从事智能交通系统研究、自动驾驶技术研发的专业人士，尤其是需要掌握交通场景仿真工具和技术的研究人员和工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解CARSIM、MATLAB和Prescan联合仿真的技术人员，旨在帮助他们构建逼真的交通场景，测试和优化自动驾驶算法，提高仿真效率和精度。 其他说明：文章不仅涵盖了理论知识，还包括了许多实用技巧和常见问题的解决方案，为用户提供全面的技术支持。

内容概要：本文详细介绍了基于三菱FX3U系列PLC和MCGS组态软件的饮料灌装自动控制系统的设计与实现。系统分为三菱PLC负责逻辑控制、MCGS用于上位机监控以及现场设备如传送带、灌装机和传感器等。文中详细描述了IO分配、梯形图程序编写、接线图原理图绘制、MCGS组态画面设计等方面的内容。通过合理的IO分配、精确的梯形图编程和详细的接线图，实现了对传送带电机、灌装阀和报警灯的精准控制。此外，还讨论了调试过程中遇到的问题及其解决方案，如急停逻辑处理、灌装量控制、MCGS组态画面设计等。 适合人群：从事工业自动化领域的工程师和技术人员，尤其是对PLC编程和MCGS组态软件有一定了解的人群。 使用场景及目标：适用于饮料灌装生产线的自动化改造项目，旨在提高灌装效率和精度，减少人工干预，确保系统稳定运行。 其他说明：文章提供了丰富的实战经验和技巧，帮助读者更好地理解和应用PLC编程和MCGS组态软件，特别是在处理复杂的工业控制逻辑时提供宝贵的指导。

内容概要：本文详细介绍了西门子1500PLC与NX MCD在工艺轴控制方面的具体实现方法和技术细节。主要内容涵盖使能、回零、点动和绝对定位四大功能的实现步骤及其注意事项。文中不仅提供了具体的代码示例，还分享了许多实用的调试技巧，帮助用户更好地理解和掌握这两种工具在工业自动化中的协同工作方式。此外，文章强调了在实际应用中可能出现的问题及解决方案，如轴的抖动、位不准等问题，并给出了相应的优化措施。 适合人群：从事工业自动化领域的工程师和技术人员，尤其是对西门子1500PLC和NX MCD有一定了解并希望深入学习工艺轴控制的人员。 使用场景及目标：适用于需要进行工艺轴控制的工业自动化项目，旨在提高系统的精确性和稳定性。通过学习本文，读者能够掌握如何在PLC和MCD中实现使能、回零、点动和绝对定位等功能，并能够在实际调试过程中快速解决问题。 其他说明：文章通过丰富的实例和详细的代码解释，帮助读者理解复杂的功能实现过程。同时，作者分享了很多基于实践经验的技巧，使得内容更加贴近实际应用场景。

内容概要：本文深入探讨了直驱永磁风机的Simulink仿真模型，重点介绍其网侧和机侧的控制策略及其在低电压穿越方面的具体实现。模型涵盖了网侧的并网和脱网控制、机侧的内外双环控制（如零d轴电流控制和最优转矩控制）、风速模拟和最大功率点跟踪（MPPT）。此外，还提供了相关风机电压穿越文献和参数报告，帮助理解和优化风机性能。 适合人群：从事风电技术研发、仿真建模的专业技术人员，以及对直驱永磁风机控制系统感兴趣的科研人员。 使用场景及目标：适用于需要深入了解直驱永磁风机控制策略的研发项目，特别是在低电压穿越技术和最大功率点跟踪方面的需求。目标是提升风机系统的稳定性和可靠性，推动风电技术的发展。 其他说明：文中提供的文献资料和参数报告为实际应用提供了重要的参考依据，建议读者结合这些资料进行深入研究和实践。