基于无线网络的流速仪转向定位系统的研究与设计

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为保证流速仪在测量时的精度,需要定期对其进行检定。然而目前国内流速仪检定系统大多存在检定精度和自动化水平低的问题,严重影响水文资料的获取。本课题的主要任务就是应用无线网络控制技术实现流速仪检定数据的实时采集及流速仪的运动控制,并运用曲线拟合的方法进行数据处理,得到流速仪特性曲线。其中,无线网络控制系统相比于传统的直接控制系统成本较低、便于安装和维护。但是,由于系统中网络时延、丢包等问题的存在,将会造成系统性能大大降低,甚至使系统不稳定。因此,如何结合无线网络的特点,将现有的经典控制策略应用到流速仪转向定位系统中,以应对由于网络介入而引起的控制系统性能不稳定等问题是本课题的研究重点。  本文通过对流速仪转向定位系统的设计,研究无线网络控制中的延时问题,将无线网络控制应用到实际工程中,并通过对延时补偿算法的研究,采用单神经元PID算法对传统控制器进行改进。本文从控制器设计角度,针对无线网络控制中产生的传输延时,主要做了如下几个方面的工作:  1.对基于无线网络的流速仪转向定位控制系统进行设计,其中包括对流速仪悬挂及转向、通信部分、工控机、采集装置等部分的设计。  2.针对无线网络控制系统可能产生的各种问题,主要研究了网络控制系统的时延组成和影响因素;对具有延时的网络控制系统建立仿真模型并验证。  3.针对基于WiNCS的转向定位系统中时延问题提出基于改进Smith预估补偿的单神经元PID算法,可以同时解决控制系统中的网络时延及PID参数难以整定的问题。  4.将采集的流速仪转子转率及检定车车速运用曲线拟合方法进行数据处理,得到检定曲线。
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