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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:方庭訓
研究生(外文):Ting-Hsun Fang
論文名稱:應用遺傳演算法對雙槽液位系統的控制與實現
論文名稱(外文):Applying genetic algorithms to implement a coupled-tank liquid-level control system
指導教授:林謝興
指導教授(外文):Shieh-Shing Lin
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:雙槽液位系統比例積分微分控制器遺傳演算法
外文關鍵詞:coupled-tank liquid systemPID controllergenetic algorithm
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本篇論文在應用遺傳演算法理論(GA)調整傳統的比例積分微分(PID)控制器,以GA計算所得出的最佳PID參數去控制一雙槽液位系統。此雙槽液位高度由8051模組做類比數位取樣(AD)後,由GA計算出最佳的PID參數後再傳遞至控制板做數位類比(DA)電壓輸出控制抽水馬達。預估由此實驗控制的反應曲線結果,經GA調整後的PID控制器比過去Cohen-Coon理論所設計的傳統PID參數的誤差小,顯示出用GA與8051模組應用在雙槽液位系統不僅可行且更為快速準確。
In this paper, the aim of this research is to control the level of a coupled-tank liquid system by tuning a traditional proportional integral derivative (PID) controller with genetic algorithm (GA). The 8051 module was used for acquiring AD signal as liquid height and sent it to the user interface. The user interface, which received the AD signal, will run the GA computation and send the results to 8051 module to set the PID parameters for controlling the pumps in DA output. From the results, we obtained that the PID controller adjusted by GA with 8051 module was not only feasible, but also more precise than that built in Cohen-Coon Method.
目錄
碩士論文上網授權書……………………………………………………………… Ⅰ
碩士論文授權書…………………………………………………………………… Ⅱ
碩士學位論文指導教授推薦書…………………………………………………… Ⅲ
碩士學位考試委員會審定書……………………………………………………… Ⅳ
中文摘要…………………………………………………………………………… Ⅴ
英文摘要…………………………………………………………………………… Ⅵ
誌謝………………………………………………………………………………… Ⅶ
目錄………………………………………………………………………………… Ⅷ
圖目錄……………………………………………………………………………… Ⅸ
表目錄……………………………………………………………………………… Ⅹ
第一章 緒論…………………………………………………………………………01
1.1 研究背景與動機………………………………………………………… 01
1.2 研究目的與方法………………………………………………………… 02
1.3 文獻回顧………………………………………………………………… 03
1.4 章節節介………………………………………………………………… 04
第二章 控制理論與硬體設計……………………………………………………… 06
2.1 前言……………………………………………………………………… 06
2.2 PID控制論理分析……………………………………………………… 06
2.3 Cohen-Coon反應曲線法概述……………………………………………08
2.4 PID控制器之設計……………………………………………………… 09
2.5 8051實驗板硬體架構……………………………………………………12
2.5.1 Winbond W78E516B單晶片………………………………………12
2.5.2 RS232串列通訊介面………………………………………………13
2.5.3 ADC介面架構………………………………………………………14
2.5.4 DAC介面架構………………………………………………………16
2.6遺傳演算法(Genetic Algorithms)程式設計…………………………18
2.6.1 遺傳演算法理論簡介…………………………………………… 18
2.6.2 遺傳演算法程式設計流程及設計概念………………………… 18
2.7 本章結論…………………………………………………………………22
第三章 雙槽液位系統之建立………………………………………………………24
3.1 前言………………………………………………………………………24
3.2 雙液位水槽系統之硬體架構……………………………………………24
3.3 雙液位水槽系統硬體元件設計…………………………………………26
3.3.1 感測器(sensor)工作原理………………………………………26
3.3.2 功率放大電路設計………………………………………………29
3.4 液位高度與電位計之校正………………………………………………30
3.5 雙槽液位系統模型之建立………………………………………………31
3.5.1 雙槽液位系統模型理論分析……………………………………31
3.5.2 雙槽液位系統模型修正方法……………………………………31
3.6 本章結論…………………………………………………………………33
第四章 實驗流程及結果分析………………………………………………………35
4.1 前言………………………………………………………………………35
4.2 實驗設計與參數範圍限制………………………………………………36
4.3 實驗方法…………………………………………………………………36
4.4 實驗結果討論……………………………………………………………47
4.5 本章結論…………………………………………………………………50
第五章 結論與未來展望……………………………………………………………51
5.1 結論………………………………………………………………………51
5.2 未來展望…………………………………………………………………51
參考文獻…………………………………………………………………………… 52
附錄A 實驗二 PID參數與水模模型修正參數表…………………………………55
附錄B 實驗二控制曲線圖………………………………………………………… 57
參考文獻
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