工业生产过程中普遍存在一类具有多变量、非线性特性的复杂对象。对此类对象寻求合适的控制策略和高效的实现方法是工控领域的热门课题之一。目前多变量非线性控制理论正快速发展,如变结构控制理论、模糊控制理论等。但这些理论数学运算较复杂;组态软件为人们提供了一种高效快捷地实现控制的方法,但其数学运算能力相对薄弱,难以实现如上述的一些复杂控制策略,这就需要扩充组态软件的功能。 本文探讨了组态王和MATLAB的动态数据交换技术(DDE),实现了二者混合编程开发控制系统软件的功能。分析了两种多变量非线性系统理论——滑模变结构控制理论和模糊控制理论,导出了滑模控制器和模糊控制器的设计方法。进一步设计开发了以下二个控制系统,并取得了优良的控制品质。 1.双容液位滑模变结构控制系统。这是一个两输入两输出的非线性控制系统,控制对象是上、下水箱的液位。由于滑模变结构控制具有降阶、鲁棒性强、响应快等特点,因此系统采用滑模变结构控制策略。根据滑模控制设计方法,建立了系统的数学模型和状态方程并将其分解为两个单输入的非线性系统,选取了线性切换函数和指数趋近律,进而推导出各状态下的控制律。系统在线运行取得了优良的控制品质,证实了滑模变结构控制的优越性。 2.温度模糊控制系统。这是一个两输入两输出的温度非线性、大延迟、强耦合的系统。由于其数学模型难以精确写出,而模糊控制无需知道对象的精确模型且模糊控制器自身具有解耦特性,因此本系统采用模糊控制策略。根据模糊控制理论和作者的多次操作经验,分别建立了输入输出的模糊集、模糊论域、模糊控制规则、模糊运算关系等,完成其模糊控制器的设计。最后在线运行取得了优良的控制品质。