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【毕业设计】模糊PID温度控制系统设计 【毕业设计】模糊PID温度控制系统设计

格式:word 上传:2022-06-24 20:06:37

《【毕业设计】模糊PID温度控制系统设计》修改意见稿

1、“.....不同的控制系统,其传感器变送器执行机构是不样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,控制及其控制器或智能控制器已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的控制器产品,各大公司均开发了具有参数自整定功能的智能调节器,其中控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正自适应算法来实现。有利用控制实现的压力温度流量液位控制器,能实现控制功能的可编程控制器,还有可实现控制的系统等等。二模糊控制模糊控制发展及优点控制策略是最早发展起来的控制策略之,现金使用的控制器产生并发展于年期间尽管自年以来,许多先进的控制方法不断的推出,但由于控制具有结构简单鲁棒性好可靠性高参数易于整定,控制规律各自成环节,可根据工业过程进行组合,而且其应用时期较长,控制工程师们已经积累大量的控制器参数的调节经验。因此,控制器在工业控制中仍然得到广泛的应用,许多工业控制器仍然采用控制器。控制器的发展经历了液动式气动式电动式几个阶段......”

2、“.....在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制,简称控制,又称调节。控制器问世至今已有近年历史,它以其结构简单稳定性好工作可靠调整方便而成为工业控制的主要技术之。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用控制技术最为方便。即当我们不完全了解个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用控制技术。控制,实际中也有和控制。控制器就是根据系统的误差,利用比例积分微分计算出控制量进行控制的。比例控制比例控制是种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。积分控制在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入积分项......”

3、“.....随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进步减小,直到等于零。因此,比例积分控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分控制在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分即误差的变化率成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件环节或有滞后组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化超前,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入比例项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是微分项,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例微分控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。二模糊控制理论模糊控制是种基于规则的控制......”

4、“.....出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识,在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型,因而使得控制机理和策略易于接受与理解,设计简单,便于应用。由工业过程的定性认识出发,比较容易建立语言控制规则,因而模糊控制对那些数学模型难以获取,动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。基于模型的控制算法及系统设计方法,由于出发点和性能指标的不同,容易导致较大差异但个系统语言控制规则却具有相对的性,利用这些控制规律间的模糊连接,容易找到折中的选择,使控制效果优于常规控制器。模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的,这有利于模拟人工控制的过程和方法,增强控制系统的适应能力,使之具有定的智能水平。模糊控制系统的鲁棒性强,干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱,尤其适合于非线性时变及纯滞后系统的控制。常规的控制系统原理框图如下图所示,系统由控制器和被控对象组成。比例积分微分被控对象控制系统原理框图控制器是种线性控制器......”

5、“.....对被控对象进控制,故称控制器。控制器各校正环节的作用如下比例环节即时成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差比例调节的方程为其中,为比例调节器的输出量,为比例系数,为调节器的输入或偏差值。而可表示成号,旦个接触不好或断线,当程序读该时,将没有返回信号,程序进入死循环。这点在进行硬件连接和软件设计时也要给予定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽芯双绞线,其中对线接地线与信号线,另组接和地线,屏蔽层在源端单点接地。四系统软件设计系统软件设计整体思路个应用系统要完成各项功能,首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持,尤其是微机应用高速发展的今天,许多由硬件完成的工作,都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作,用软件编程有时会变得很简单,如数字滤波,信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源......”

6、“.....程序设计语言有三种机器语言汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯能懂的语言,用汇编语言或高级语言编写的程序称为源程序最终都必须翻译成机器语言的程序成为目标程序,计算机才能看懂,然后逐执行。高级语言是面向问题和计算过程的语言,它可通过于各种不同的计算机,用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统,而且语句的功能强,常常个语句已相当于很多条计算机指令,于是用高级语言编制程序的速度比较快,也便于学习和交流,但是本系统却选用了汇编语言。原因在于,本系统是编制程序工作量不大规模较小的单片机微控制系统,使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间,适合于存储容量较小的系统。同时,本系统对位处理要求很高,需要解决大量的逻辑控制问题。指令系统的指令长度较短,它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率,编成的程序占用内存单元少,执行也非常的快捷,与本系统的应用要求很适合。而且指令系统有丰富的位操作或称位处理指令,可以形成个相当完整的位操作指令子集......”

7、“.....对于要求反应灵敏与控制及时的工控检测等实时控制系统以及要求体积小系统小的许多电脑化产品,可以充分体现出汇编语言简明整齐执行时间短和易于使用的特点。软件主程序模块主程序模块要做的主要工作是上电后对系统初始化和构建系统整体软件框架,其中初始化包括对单片机的初始化和串口初始化等。然后等待温度设定,若温度已经设定好了,判断系统运行键是否按下,若系统运行,则依次调用各个相关模块,循环控制直到系统停止运行。主程序模块的程序流程图如图所示。开始系统初始化等待温度设定否读温度设定值等待运行停止键按否数据采集温度显示控制输出运算运停止按否图主程序流程图四系统调试常见的硬件故障逻辑它是由设计或加工过程中的工艺性所造成的。这类包括错线开路短路相位错等。元器件失效有两方面的原因是器件本身已损坏或性能不符合要求二是组装造成元件失效,如电解电容二极管的极性集成电路安装方向等。可靠性差引起可靠性差的原因很多,如金属化孔接插件接触不良会造成系统时好时坏......”

8、“.....电源故障若样机有电源故障,则加电后很容易造成器件损坏。电源故障包括电压值不符合设计要求,电源引线和插座不对,功率不足,负载能力差等。二联机调试和脱机调试联机调试通过脱机调试可排除些明显的硬件故障,但有些故障还必须通过联机调试才能发现和排除。联机前先断电,将单片机开发系统的仿真头插到样机的插件上,检查开发机和样机之间的电源接地是否良好。切正常后,即可打开电源。通电后执行开发机的读写指令,对样机的存储器端口进行读写操作逻辑检查,若有故障,可用示波器观察有关波形如选中的译码器输出波形读写控制信号地址数据波形以及有关的控制电平。通过对波形的观察分析,寻找故障原因并进步排除故障。可能的故障有路线连接上有逻辑有断路或短路现象集成电路失效等。在样机主机部分调试好后,可以插上系统的其他外围部件,例如键盘显示器输出驱动板及板等,再对这部分进行初步调试。在调试过程中若发现用户系统工作不稳定,可能有下列情况电源系统供电不足......”

9、“.....或用户系统主板负载过大,或用户的各级电源滤波不完善等。对这些问题定要查出原因并加以排除。采集电路调试数码显示调试调试中发现发光二极管的亮度直很微弱,用万用表测量可知,其输入电压只有,勉强能够发光,而输出的电压依然为左右,分析知在串行口工作方式下,负载很重,发光二极管分得的电流较小,使其不能正常发光。在此加入块同相放大器来驱动它们工作。脱机调试在样机加电以前,先用万用表等工具根据硬件电气原理和装配图仔细检查样机线路的正确性,并核对元器件的型号规格和安装是否符合要求,特别应注意电源的走线,防止电源线之间短路和极性,并检查扩展系统总线是否存在相互短路或与其他信号线的短路。对于样机所用电源,事先必须单独调试。调试好后,检查其电压值负载能力极性等均符合要求,才能加到系统的各个部件上。在不插芯片的情况下,加电检查各插件上引脚的电位,仔细测量各点电位是否正常,尤其应注意插座上各电位是否正常,若有高压,联机时将损坏仿真器。在脱机调试中,发现系统无法复位,经检查知电路中没有接入复位电路......”

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