敦煌莫高窟微环境控制系统的设计与实现

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1、,3t万方数据硕士专业学位论文敦煌莫高窟微环境控制系统的设计与实现DesignandRealizationofMicro—environmentalControlSystemofMogaoGrottoesofDunhuaIlg作者：侯彦年导师：李国斌北京交通大学北尿父迥大字2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位敝作者签名．馕磊争签字日期：弘玎y年彳月／?日导师签名：签字日期：OI伽蜉莎月／哆侣万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士专业学位论文敦煌莫高窟微环境控制系统的设计与实现密级：公开DesignandRealizationofMicro—environmentalControlSystemofMogaoGrottoesofDunhuang作者姓名：侯彦年学号：12125079导师姓名：李国斌职称：高级工

3、程师工程硕士专业领域：控制工程学位级别：硕士北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师李国斌高级工程师和蒋大明研究员的悉心指导下完成的，在此衷心感谢两位老师两年来对我的关心和指导。李老师和蒋老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。他们对我的关怀使我终身难忘。本论文的撰写过程自始至终都得到了李老师和蒋老师的指导，从论文的选题到整理以至最后的审稿定稿无不倾注着李老师和蒋老师的辛勤汗水。同时也要衷心感谢该课题所在研究基地——机械工业仪器仪表综合技术经济研究所的欧阳劲松所长、王麟琨主任、张春庭博士、刘丹主任等的帮助

4、和指导，使该课题得以顺利进行。还要感谢戴胜华教授对我在轨道交通信号与控制实验室学习时期的悉心指导，让我养成了科学、认真的研究习惯，为将来的工作打下良好的基础。感谢和我一起度过研究生生活的每一位同学，尤其是高天、王志刚、周小昭、杨惠等同学对我论文中的相关研究工作给予了热情鼓励和帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我深爱的家人，他们多年来对我的理解和支持，是我最宝贵的财富，使我能够在学校专心完成学业。最后，感谢带给我美好时光的北京交通大学，电子信息工程学院。在这里我得到的不只是无尽的知识和能力，更多的是人生的历练，让我逐渐走向成熟。毕业论文

5、的完成，意味着离开交大的闩子越来越近，我会深深地祝福母校早同步入世界一流大学，电信学院蒸蒸同上!万方数据=l匕丞童迪厶堂亟±童些堂位途塞翅噩摘要摘要：敦煌莫高窟是石窟类遗址，石窟遍布在整个崖壁上，在对洞窟内的壁画、佛像等珍贵文物进行保护过程中，洞窟内的微环境变化对其保存质量具有重大影响。特别是洞窟内的温度、湿度以及二氧化碳浓度等的控制具有非线性、时变性、滞后性等特性，尤其是滞后性的存在，往往使扰动不能被及时察觉，调节效果不能及时反映，造成系统稳定性下降，产生较大的超调或振荡，使得洞窟内的微环境很难被控制。而且洞窟大小各异，形制复杂，当前也缺乏成

6、熟的数学模型来精确描述这些关系，这为在洞窟内开展微环境控制、洞窟管理造成极大困难。洞窟外部的环境也在连续地发生变化。这些都会引起洞窟环境参数的动态变化，进而导致对洞窟微环境预测结果的高度不确定?因此，如何对洞窟微环境进行精确预测，是本项目需要解决的难点之一。针对以上问题的复杂性，为使洞窟的微环境得到有效控制，本文搭建了一套微环境控制系统；自主设计了洞窟的自动分隔控制门；自动分隔控制门上安装了微环境控制系统的控制器——自动分隔控制器，以及控制系统的执行元件——纱帘、密封帘、百叶等，其中对自动分隔控制器完成了软硬件开发，并嵌入了针对时滞环节的智能控

7、制算法；比较、分析了多种控制算法，通过对各算法进行了建模、仿真，最终选用了带积分环节的Fuzzy-Smith预估控制算法，该算法满足对象参数大幅度变化的要求，通过对其鲁棒性和稳定性的理论分析及模型仿真，证明了其稳念性能好、可靠性高的特点。并对洞窟的自动分隔门以湿度控制为例进行了功能验证和调试。图38幅，表11个，参考文献51篇。关键词：大时滞；模糊Smith控制器；系统仿真；数字信号处理器万方数据』￡塞童适厶堂亟±童些堂位迨塞△旦墨!B△￡!ABSTRACTABSTRACT：TheMogaogrottoesofDul】11uangisakind

8、ofgrottoesruins，whichacrosstheentirediff．Duringtheprotectprocessaboutmurals