针对目前的控制实验系统存在局限性,本项目小组设计并开发了一种新型的控制实验系统,此系统弥补了现有控制实验系统中,控制软件开放程度不高、操作不够人性化、网络化实验平台的支持不足以及难于实现复杂控制算法实验等问题,具有广阔的应用前景和良好的社会效益。
在中国高等教育中,自动化专业是一个融合了控制理论与技术、机械设计、 电子设计、软件工程为一体的综合性学科。当今,社会需求的自动化专业的人才要求有扎实的理论基础,较强的实际动手能力,这就要求学生在学校阶段要有很好的理论设计和实际开发的训练。目前,国内外自动化专业的实验系统虽然具有各自的特点,能够满足用户的特定需求,但是目前对教学实验系统的研究和开发仍然存在一些不尽如人意的地方,主要体现在:控制实验系统缺乏一个环境开放、界面友好的软件平台;实验系统无法支持远程网络化实验形式;实验系统控制对象结构复杂度不足,无法支持科研人员对于高级复杂算法的开发研究等。 针对控制实验系统的需求,本项目完成的内容如下: 1. 对基于MATLAB/Simulink的网络化控制实验系统进行总体架构设计; 2. 设计并研发了网络化通用控制器、EasyControl控制软件平台及包括多功能过程控制实验平台和倒立摆机器人(Pendubot)实验平台在内的控制实验对象; 3. 利用上面开发的软件、控制器和被控对象,搭建了网络化的多功能过程控制实验系统和倒立摆机器人(Pendubot)实验系统,另外,连接第三方的被控对象,搭建了旋转倒立摆和球杆实验系统; 4. 在所搭建的实验系统上进行了丰富的基础实验验证,同时开展了研究性的复杂控制实验,如双容水箱的自适应解耦控制实验、倒立摆机器人基于TS模糊的最优控制实验以及旋转倒立摆的LQR最优控制实验和球杆控制实验系统的神经网络补偿控制实验。 目前,本项目已经取得了十分突出的研究成果,依托于本实验平台,项目组的成员以及老师已在多篇国际国内权威期刊发表学术论文。并且凭借着本项目对于MATLAB/Simulink软件的成功拓展与应用,其研究成果已经作为典型案例被收录于自动化专业MATLAB软件的经典教材之中。另外,在取得学术成绩的同时也带来了可观的经济效益,并且得到了相关专家学者和行业权威人士的高度认可。
第十二届“挑战杯”作品 二等奖
项目组成员发表论文: 1.基于T-S模糊策略的欠驱动机械臂的平衡控制[J]. 控制工程.2012,01. 项目组指导教师基于本项目的产品发表论文: 1.Data based Virtual Un-modeled Dynamics Driven Multivariable Nonlinear Adaptive Switching Control[J],IEEE Transactions on Neural Networks. (SCI & EI regular paper), accepted. 2.基于未建模动态补偿的非线性自适应切换控制方法[J],自动化学报.(长文,已录用) 3.The Energy Swing-up Control of Pendubot System Based on Neural Network Compensation[J]. Neural Computing and Applications (SCI 源), submitted. 项目所开发系统以作为典型案例被权威教材收录: 1.基于MATLAB/Simulink的系统仿真