三容系统智能数字滤波器设计开题报告

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1、 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业：业： 电子信息科学与技术 设计设计(论文论文)题目：题目： 三容系统智能数字滤波器设计 指导教师：指导教师： 张 虹 2010 年 4 月 1 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文文 献献 综综 述述 1 1 课题背景及意义课题背景及意义 自本世纪 30 年代以来，自动化技术获得了惊人的成就，已在工业自动化生产和科 学发展中起着关键的作用。 目前， 自动化装置已成为大型设备不可分割的重要组成部

2、分。 在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、 提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、 提高市场竞争能力等方面起着越来越关键的作用。实际上，生产过程自动化的程度已成 为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。1回顾自动化技术发展的历史，可以看 到它与生产过程本身的发展有着紧密的联系，是一个从简单形式到复杂形式，从局部自 动化到全局自动化，从低级智能到高级智能的发展过程。 多容器流程系统正是过程控制中的一种典型的被控对象， 生产实践中有着广阔的应 用背景。DTS200 三容实验系统就是模拟多容器流程系统的一个多输入多输出、时变

3、、强 耦合、非线性的实验系统，它的液位控制算法的研究对实际的工程应用有着非常重要的 意义。2而水箱液位控制实验系统是进行控制理论与控制工程教学、实验和研究的理 想平台，可以方便地构成一阶系统对象（双容水箱）和两阶系统对象（三容水箱） 。其 中，三容水箱是多容器流程系统中较简单、典型的实验系统装置，是德国 Amira 公司的 著名智慧型实验设备之一，在国外很多学校和实验室都已得到了广泛的应用，国内也有 包括清华大学、 浙江大学、 哈尔滨工业大学等高校均引入了三容水箱过程控制实验装置。 各实验室都利用三容水箱进行了实验教学以及大量的算法研究， 近年来已有很多关于新 型控制算法在三容水箱上成功应用的

4、报道。 多容器流程系统是具有纯滞后的非线性耦合 系统，是过程控制中一种典型的受控对象，在生产实际中有着非常广泛的应用背景，因 此多容器流程系统的控制问题一直吸引着众多的研究者。 液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统， 它在工业中的各个领域都有广泛的 应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对控制对象进行液位控制，使液位高精度地 保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的 质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某控制对象的液位进行控制调节，使其达 到所要求的控制精度。3然而，在现场的检测中，由于工况复杂，很容易产生测量噪 声，如不将采集的信号进行一定的处理，

5、往往是很难达到所要求的精度及稳定度，从而 使基于系统状态常规控制策略的控制系统无法投入运行，或运行效果不好，严重地影响 生产安全和经济效益。 目前，降低测量噪声方法有很多，大致分为两个方面：一方面是对硬件检测电路方 面的改进，另一方面是针对检测信号处理设计方法的改进。4滤波器分为数字滤波器 和模拟滤波器。 在工业过程控制系统中， 由于被控对象的环境比较恶劣， 干扰源比较多， 仪器、仪表采集的信息常会受到干扰，在模拟系统中，为了消除干扰，常采用 RC 滤波 电路；而在由工业控制计算机组成的自动检测系统中，为了提高采样的可靠性，减少虚 假信息的影响，常常采用数字滤波5。 因此，在已具有固定硬件检测

6、电路的前提下，滤波器的选择和设计对于检测信号的 处理是至关重要的。 2 2 数字滤波器数字滤波器 数字滤波器是数字信号处理的重要基础， 在对信号过滤、 检测、 参数估计等处理中， 有着广泛的应用。数字滤波器是一个用有限精度算法实现的线性时不变离散系统，它实 质就是一个运算过程，可以实现各种变换和处理。它将输入的数字信号（序列）通过特 定的运算转变为输出的数字序列，因此，任何一个线性时不变系统都可以看作是数字滤 波器。 数字滤波器从不同的角度，可以有多种的分类。 按频率响应幅度特性分类，根据其频率响应振幅的通带特性，分为低通、高通、带 通、带阻 4 种类型。 按冲激响应 h(n)长度分类， 将数字滤波器看作线性时不变系统时， 可以用冲激响应 描述它。如果冲激响应 h(n)(即单位脉冲响应)为无限长序列，则由该 h(n)确定的滤波 器称为无限冲激(脉冲)响应(IIR，Infinite Impulse Response)滤波器；如果冲激响应 h(n)(即单位脉冲响应)为有限长序列