針對目前的控制實驗系統(tǒng)存在局限性,本項目小組設(shè)計并開發(fā)了一種新型的控制實驗系統(tǒng),此系統(tǒng)彌補了現(xiàn)有控制實驗系統(tǒng)中,控制軟件開放程度不高、操作不夠人性化、網(wǎng)絡(luò)化實驗平臺的支持不足以及難于實現(xiàn)復(fù)雜控制算法實驗等問題,具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會效益。
在中國高等教育中,自動化專業(yè)是一個融合了控制理論與技術(shù)、機械設(shè)計、 電子設(shè)計、軟件工程為一體的綜合性學(xué)科。當(dāng)今,社會需求的自動化專業(yè)的人才要求有扎實的理論基礎(chǔ),較強的實際動手能力,這就要求學(xué)生在學(xué)校階段要有很好的理論設(shè)計和實際開發(fā)的訓(xùn)練。目前,國內(nèi)外自動化專業(yè)的實驗系統(tǒng)雖然具有各自的特點,能夠滿足用戶的特定需求,但是目前對教學(xué)實驗系統(tǒng)的研究和開發(fā)仍然存在一些不盡如人意的地方,主要體現(xiàn)在:控制實驗系統(tǒng)缺乏一個環(huán)境開放、界面友好的軟件平臺;實驗系統(tǒng)無法支持遠程網(wǎng)絡(luò)化實驗形式;實驗系統(tǒng)控制對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜度不足,無法支持科研人員對于高級復(fù)雜算法的開發(fā)研究等。 針對控制實驗系統(tǒng)的需求,本項目完成的內(nèi)容如下: 1. 對基于MATLAB/Simulink的網(wǎng)絡(luò)化控制實驗系統(tǒng)進行總體架構(gòu)設(shè)計; 2. 設(shè)計并研發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化通用控制器、EasyControl控制軟件平臺及包括多功能過程控制實驗平臺和倒立擺機器人(Pendubot)實驗平臺在內(nèi)的控制實驗對象; 3. 利用上面開發(fā)的軟件、控制器和被控對象,搭建了網(wǎng)絡(luò)化的多功能過程控制實驗系統(tǒng)和倒立擺機器人(Pendubot)實驗系統(tǒng),另外,連接第三方的被控對象,搭建了旋轉(zhuǎn)倒立擺和球桿實驗系統(tǒng); 4. 在所搭建的實驗系統(tǒng)上進行了豐富的基礎(chǔ)實驗驗證,同時開展了研究性的復(fù)雜控制實驗,如雙容水箱的自適應(yīng)解耦控制實驗、倒立擺機器人基于TS模糊的最優(yōu)控制實驗以及旋轉(zhuǎn)倒立擺的LQR最優(yōu)控制實驗和球桿控制實驗系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償控制實驗。 目前,本項目已經(jīng)取得了十分突出的研究成果,依托于本實驗平臺,項目組的成員以及老師已在多篇國際國內(nèi)權(quán)威期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文。并且憑借著本項目對于MATLAB/Simulink軟件的成功拓展與應(yīng)用,其研究成果已經(jīng)作為典型案例被收錄于自動化專業(yè)MATLAB軟件的經(jīng)典教材之中。另外,在取得學(xué)術(shù)成績的同時也帶來了可觀的經(jīng)濟效益,并且得到了相關(guān)專家學(xué)者和行業(yè)權(quán)威人士的高度認可。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
項目組成員發(fā)表論文: 1.基于T-S模糊策略的欠驅(qū)動機械臂的平衡控制[J]. 控制工程.2012,01. 項目組指導(dǎo)教師基于本項目的產(chǎn)品發(fā)表論文: 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.基于未建模動態(tài)補償?shù)姆蔷€性自適應(yīng)切換控制方法[J],自動化學(xué)報.(長文,已錄用) 3.The Energy Swing-up Control of Pendubot System Based on Neural Network Compensation[J]. Neural Computing and Applications (SCI 源), submitted. 項目所開發(fā)系統(tǒng)以作為典型案例被權(quán)威教材收錄: 1.基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真