施惠元 作品数:37 被引量:98 H指数:6 供职机构: 辽宁石油化工大学信息与控制工程学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 辽宁省自然科学基金 辽宁省教育厅高等学校科学研究项目 更多>> 相关领域: 自动化与计算机技术 交通运输工程 天文地球 机械工程 更多>>
基于无线网络的工业过程控制系统的设计与开发 被引量:3 2019年 基于无线网络控制技术组建无线通讯网络。设计了水箱和高温炉无线过程控制方案,提出了预测函数控制切套比例-积分-微分控制(PFC-PID)和广义开环响应切套比例-积分-微分控制(GORC-PID)策略。根据任务需求,对无线工业过程控制系统软、硬件及通讯接口配置进行配置。在此基础上,完成了系统动态数学模型的建立和工程组态实现。最后,以石油化工过程运行优化与节能技术国家地方联合工程实验室的水箱和高温加热炉作为实验装置,以微波指令制导系统(MCGS)组态软件为开发和验证平台,开发了无线网络的工业过程控制系统。结果表明,所开发的无线工业过程控制系统可以有效地控制水箱液位和高温炉温度,避免了工业现场中有线通讯方式存在的弊端,具有极高的工业应用价值。 郭建莉 施惠元 王杰 苏成利关键词:无线网络 高温炉 MCGS 基于TSA的非线性神经网络预测控制 被引量:1 2018年 针对现有非线性预测控制方法在线递推控制律时求解非线性方程的困难,提出一种基于树和种子算法(tree and seed algorithm, TSA)的非线性神经网络预测控制算法.该算法采用径向基函数(radical basis function, RBF)神经网络建立非线性系统的过程模型,并将该模型作为预测模型,可以有效逼近系统的过程特性.在此基础上,通过该模型递推非线性系统的预测输出值,并设计具有约束的二次型性能指标.利用TSA优化该性能指标,不断在线搜索非线性预测控制系统的最优控制律,避免采用直接递推的方式求解复杂非线性优化问题,减轻了系统的计算负担.生化发酵过程仿真对比结果表明,该算法具有很强的跟踪和抗干扰能力. 姜雪莹 施惠元 苏成利 苏成利关键词:径向基函数 预测控制 优秀硕士学位论文培育研究 被引量:2 2018年 硕士学位论文的写作是每个研究生毕业必须要经历的一个重要环节,它既是对导师培养工作的肯定,又是对学生在研究生期间科研工作的检验,其质量的好坏直接关系到研究生能否取得硕士学位。要培育优秀硕士学位论文,学校应该从如下几个方面进行:选好研究生苗子、做好研究生课题、抓好研究生培养过程以及遵守国家研究生学术道德规范等。实践结果表明,上述措施能够有效提升研究生的科研能力,提高硕士学位论文的质量。 施惠元 赵晟含 侯运铎 苏成利关键词:硕士学位论文 学术道德 新能源汽车空调变频控制系统设计与研发 被引量:4 2023年 为了降低新能源汽车空调系统的能源消耗和提高系统平稳高效运行的能力,本文从硬件和软件两方面设计和研发了新能源汽车空调变频控制系统。硬件部分以STM32F407芯片为控制系统的核心,利用Altium Designer软件完成系统硬件原理图和PCB layout的设计,主要包括控制系统电路、三相逆变桥路电路、电桥驱动电路、桥路过流检测电路、电压检测和转速检测电路等。软件部分以C语言为开发语言,完成了电机驱动功能程序、通讯功能程序和闭环控制功能程序等。最后,将硬件与软件相结合,以压缩机为核心对空调变频控制系统进行搭建,测试结果表明所研发的系统不仅有效地将电机效率最高提升到93.72%,降低空调能耗,提升新能源汽车续航能力,同时还可以提高控制系统处理复杂干扰的能力,改善系统动态控制的性能。 罗昕月 杜佳宁 童慧芳 史蕊嘉 陈嘉铭 施惠元关键词:新能源汽车 空调 变频控制 高精度开放式水箱过程控制系统的设计与开发 被引量:1 2022年 从硬件和软件部分设计和开发了高精度开放式水箱的过程控制系统。硬件部分基于Altium Designer软件对电源电路等8个电路进行分块设计,并通过彼此之间的组合、仿真、调试、布线、铺铜等工作,生成PCB板,焊接所选择的元器件,经过电源供电、信号跟随和PWM波形生成等调试,以完成硬件开发。软件部分基于Visual Studio 2017,选取C++语言为开发语言,完成了通讯、主程序和子程序的编写,开发了友好的监控系统主界面和子界面,设计了PID控制、解耦控制和预测函数控制3种控制器,以对水箱系统进行实时监控。最后,将软硬件相结合,运行结果表明,所开发的高精度开放式水箱过程控制系统能够精确且快速达到其设定值,抗干扰能力强,界面运行流畅,体现了其良好的教学使用价值。 曾思轲 刘昕卓 刘伟 施惠元 李平关键词:C++ PCB 基于扩展跟踪误差的鲁棒模型预测控制 被引量:1 2020年 针对一类工业过程中系统存在着外界扰动及不确定性等问题,提出一种基于扩展跟踪误差的鲁棒模型预测控制(RMPC)方法。与传统状态空间模型不同,采用带有系统状态增量和输出跟踪误差的状态空间扩展模型,使系统在消除稳态误差的同时,可以分别调节系统状态的动态响应和输出跟踪误差。基于该模型下设计的系统控制律不但保证了系统的收敛性和跟踪性能,还为控制器的设计提供更多的自由度。在此基础上,通过差分方程构建李雅普诺夫(Lyapunov)函数,得出保证系统稳定的线性矩阵不等式(LMI)形式的充分条件。此外,考虑到未知有界干扰以及不确定性对系统性能的影响,将H无穷性能指标引入到稳定性条件推导中。最后,在线求解LMI来获得系统的控制律,并通过仿真验证本文提出方法的有效性和可行性。 武梓涵 施惠元 苏成利关键词:跟踪误差 不确定性 时变轨迹下工业过程鲁棒模糊预测控制 2022年 针对具有不确定性、外界未知干扰和跟踪轨迹变化的非线性工业过程,提出一种时变轨迹鲁棒模糊预测控制方法。该方法将非线性工业过程根据模糊规则表示为Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,并扩展输出跟踪误差到模糊模型中得到新型多自由度状态空间模型。针对扩展模型设计控制器,并给出基于线性矩阵不等式形式的稳定性充分条件,通过求解稳定性条件中参数计算对应子模型的控制律,并根据当前时刻的系统状态确定每个子模型和控制律的权值。同时,由于在实际生产过程中被控变量需要根据外界变化来实时调节,在设计控制器时充分考虑跟踪轨迹变化的影响。在啤酒发酵罐温度系统仿真研究结果表明设计的控制器能够满足控制需求,保证系统的稳定性和最优性能。 刘昕卓 苏成利 施惠元 彭博 李平关键词:非线性 线性矩阵不等式 基于增广NMSS模型的预测函数控制研究 被引量:1 2017年 针对一类具有输出响应波动大、时滞性大的问题,提出了一种基于增广非最小状态空间(NMSS)模型的预测函数控制(PFC)算法。该算法利用阶跃响应数据建立传递函数模型,将其离散化并转换为状态空间模型的形式,通过将延迟输入与误差扩展到状态变量中,得到一种增广的状态空间模型。为了增强输入控制量的规律性,提高相应的快速性和准确性,把输入表示为若干基函数线性组合,最后求出基函数系数便可求得控制信号。仿真结果表明该算法有较好的控制精度和良好的跟踪控制性能。 黄武程 苏成利 施惠元 蔡宏斌关键词:预测函数控制 基函数 控制精度 跟踪控制 多阶段间歇过程鲁棒模糊预测异步切换控制 2022年 本文针对非线性多阶段间歇过程在切换瞬间存在异步切换的问题,提出了一种鲁棒模糊预测异步切换控制方法.该方法将非线性多阶段间歇过程表示为同步子系统和异步子系统的等效闭环扩展Takagi-Sugeno模糊模型,在此基础上给出了确保每个批次指数稳定和每个阶段渐近稳定的,基于线性矩阵不等式的稳定性条件以及不同情况运行时间的计算方法.根据运行时间采用超前切换思想,避免异步切换情况的出现,保证系统的稳定运行.仿真案例表明所设计的控制器是有效的和可行的. 彭博 施惠元 苏成利 苏成利关键词:线性矩阵不等式 平均驻留时间 执行器部分失效的鲁棒模糊容错切换控制 被引量:1 2024年 针对一类具有不确定性、外部扰动和执行器部分失效的非线性工业过程,提出一种鲁棒模糊容错切换控制方法。首先,构建新型多自由度T-S模糊状态空间模型,在此基础上,结合执行器部分失效的情况设计控制律。其次,给出基于线性矩阵不等式(LMI)的容错切换条件和系统稳定条件,并通过当前系统状态和稳定性条件求取其子模型的控制律及相应权值。最后,通过对连续搅拌釜式反应器的仿真研究来验证该文方法的有效性。 曹世豪 施惠元 苏成利 苏成利关键词:T-S模糊模型 鲁棒控制 预测控制