基于ARM7的人工智能温度控制器的研究

发布时间：2017-08-02 14:28

  本文关键词：基于ARM7的人工智能温度控制器的研究

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【摘要】： 本文所阐述AI智能温度控制器是我在三年的研究生学习中对过程控制的研究成果。此AI智能温度控制器以LPC2119为核心,并配有增益可编程的通用型热传感器的接口电路、晶闸管(包括双向晶闸管)和固态继电器(SSR)的驱动电路、键盘和数码管电路、4-20mA电流输出电路以及RS485通信等电路,使得其既可以单独作为某单回路系统的核心控制器,也可以作为大型DCS系统的各个节点的控制器,通过RS485总线与上位机进行数据交互。嵌入式软件是此控制器的灵魂,尤其是其中的控制算法,它们都是用嵌入式C语言实现的。在不同的场合,控制对象的模型有着很大区别,并且在不同的过程中,对温度的控制精度要求不同。因此,控制器中集成了四种控制算法,分别为ON-OFF控制算法、常规PID控制算法、模糊控制算法和模糊PID算法,这些算法可以通过键盘选择,以适应不同的要求及现场操作人员的习惯。同时,我还为此AI智能温度控制器设计了配套的上位机监控软件,其由MATLAB GUI实现的。 本文从硬件、软件和控制策略等几个方面对此AI智能温度控制器进行了详细的阐述。为了验证控制器的性能,将实验室的电烤箱作为控制对象,针对不同的控制算法进行了多组实验,得到了多组响应曲线(见第5章)并对各个控制算法所适用的场合给出了建议。文章还对神经网络在温度控制方面的应用进行了理论分析和探究,并给出了MATLAB仿真结果,证明了神经网络在温度控制方面有很大的应用前景。
【关键词】：温度控制器 ON-OFF控制 常规PID控制 模糊控制 模糊PID 神经网络
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 引言8-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 本课题的主要工作11
• 1.4 论文结构11-13
• 第2章 系统构成及硬件设计13-31
• 2.1 系统框图13-14
• 2.2 热传感器工作原理简介14-17
• 2.3 传感器接口与信号测量电路17-21
• 2.4 模拟输出电路设计21-23
• 2.5 交流控制电路23-26
• 2.5.1 过零触发控制23-25
• 2.5.2 移相触发控制25-26
• 2.6 通信模块电路26-28
• 2.7 其它硬件电路28-31
• 2.7.1 电源28-29
• 2.7.2 键盘显示电路29-30
• 2.7.3 存储器电路30-31
• 第3章 系统软件设计31-48
• 3.1 总程序框图31-32
• 3.2 键盘显示程序32-34
• 3.3 温度测量及换算程序34-39
• 3.3.1 读取A/D转换值34-35
• 3.3.2 软件滤波35-36
• 3.3.3 温度换算36-39
• 3.4 通信协议39-41
• 3.5 报警程序41-42
• 3.6 上位机监控软件设计42-48
• 3.6.1 上位机监控界面介绍43-44
• 3.6.2 如何利用MATLAB控制PC串口44-48
• 第4章 控制策略48-81
• 4.1 温度特性48-50
• 4.2 ON-OFF控制50-51
• 4.3 常规PID控制51-59
• 4.4 模糊控制59-70
• 4.4.1 输入信号的模糊化60-64
• 4.4.2 模糊推理64-69
• 4.4.3 解模糊69-70
• 4.5 模糊PID70-76
• 4.6 神经网络应用于温度控制探究76-81
• 4.6.1 理论分析76-78
• 4.6.2 仿真结果78-81
• 第5章 试验结果81-93
• 5.1 ON-OFF控制效果及分析81-84
• 5.2 常规PID控制算法84-85
• 5.3 模糊控制85-92
• 5.4 模糊PID92-93
• 第6章 总结与展望93-94
• 参考文献94-98
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文98-99
• 致谢99-100
• 附录100-103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 申亚芳,王慧,刘宝坤;用于机电设备之智能温度控制器的设计[J];电气传动;1998年04期

2 王开厦;应用变频器和温度控制器实现窑炉温度的自动控制[J];低压电器;2000年05期

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4 江孝国,王婉丽,祁双喜;高精度PID温度控制器[J];电子与自动化;2000年05期

5 刘国光;基于模糊算法的自适应温度控制器[J];仪器仪表用户;2002年02期

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7 张华,龚义建;一种微型高精度PWM温度控制器的设计[J];光学与光电技术;2004年02期

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本文编号：609750