基于自抗扰控制算法的黑体源温控系统

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1、，Ｊ‘沁弊；０６０－中图分类号论文编号１０１６０２５１学科分类号５１０．８０１０密级－义和ｆ＊乂净ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕±专业学位论文基于自抗扰控制算法的黑体源温控系统ＴｈｅＢｌａｃｋｂｏｄＳｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍｙｙＷ一ＢａｓｅｄｏｎＡＤ民Ｃ。盘Ｍ１獅±Ｋｌ脚＼ｎｍ喊由Ｅｍ＼ｉＭｉＢｌＢ￥：ａＳＥｆｌ程佳广＿＿＿＿＿＾｜￣吐王志刚副教授ｊ｜＾＂擎■．鐵天津理工大学研究生院二〇－六

2、年二月．．．，分类号：510.8010密级：天津理工大学研究生学位论文基于自抗扰控制算法的黑体源温控系统（申请工程硕士学位）工程领域：控制工程作者姓名：程佳广指导教师：王志刚2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeTheBlackbodySourceControlSystemBasedonADRCByChengJiaguangSupervisorProf.WangZhigangFeb.2016我准Ｉ牲声巧本人声明所

3、呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢么处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位沁丈作者签名；括达／签李曰期；如年Ｚ月巧叫学化冷文狀托使巧狡牧韦本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复

4、制手段保存、汇编，ｙｘ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学侄冷文作者签名：佐化／导种签名；Ｉ去评义ｔａ年１月巧签学ｇ期ｇ签拿ｇ期ｌｌ：《年Ｉ月ｌ吁摘要现阶段，实验室电加热黑体炉的控温系统一般采用传统PID控制算法，但是传统PID控制算法仍然存在一些缺陷，特别是升温速率与超调之间的矛盾使系统在控温时出现大超调、响应时间长且不稳定等问题，同时，电加热黑体炉作为被控对象，它自身具有非线性、大时滞和惯性大等特性，导致传统PID控制算法对电加热黑体辐射源进行

5、控温时出现控温曲线超调且控温稳定时间较长等问题，很难对电加热黑体炉进行非常精确有效的控制。本文提出了基于自抗扰控制算法的黑体炉温控系统的设计方法。首先，本文对当前比较普遍的PID控制算法做了一些介绍，并通过比较分析两种算法之间的特性，本文最终确定采用自抗扰控制算法，自抗扰控制算法理论完善，算法简单，同时自抗扰控制算法不依赖精确的数学模型，且它是由微分跟踪器（TD）、状态扩张观测器（ESO）、非线性状态误差反馈率（NLSEF）三部分组成。随后，用MATLAB仿真软件对自抗扰控制算法与传统PID控制算法进行了仿真并比较了两种算法的控温能力，通过MATLAB

6、的仿真分析之后，验证了自抗扰控制算法在电加热黑体炉温控系统中的可实施性。最后，我们通过利用一种可图形化的编程软件LabVIEW编写了基于自抗扰控制算法的电加热黑体炉的温控系统，系统功能主要包括：控温、电阻传感器的数据采集、报警等功能。之后，利用临界比例度法和经验公式法确定了电加热黑体炉的数学模型以及相关参数，从而能够对自抗扰控制算法进行实时的调试。在实时调试过程中，控温系统将热电阻传感器实时采集的温度值与设定值比较，所得差值作为控制模块的输入。经控制算法计算出输出控制量，输出量是以脉冲方波的形式传送到被控对象上的，本文通过调节占空比的方波脉冲来实现固态

7、继电器的通断，来控制加热电阻是否通电加热，从而实现黑体辐射源系统的控温。在实验之后对最后的温度控制结果进行了比较分析。通过仿真分析和实验证明可知，自抗扰控制算法在电加热黑体炉温控系统中，控温系统升温快，无超调，且稳定速度快，它克服了传统PID控制算法升温的快速性与超调之间的矛盾，控制效果明显优于传统PID控制算法。关键词：黑体炉温控系统自抗扰编程软件LabVIEWAbstractNow,thetraditionalPIDcontrolalgorithmwasgenerallyusedinthecontrolsystem,but,thetradition

8、alPIDcontrolalgorithmalsoownsomedefects,especia