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基于单片机的智能控制器研究与设计

作　者: 刘杰
导　师: 宣荣喜
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 智能控制单片机自适应模糊PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

智能控制技术是新兴发展中的高技术学科，是现代控制技术中的重要组成部分，可方便人们对受控对象的控制。因此，设计一个用于工业现场的智能控制器是有必要的。本文对用于工业现场的智能控制器的系统需求和性能指标进行分析，介绍了智能控制器设计中常用的各种解决方案，在此基础上选择了适合本系统的单片机技术作为本智能控制器的解决方案；从硬件和软件方面对智能控制器进行了详细设计，系统硬件设计主要包括单片机基本系统、电源、串行通信接口、模拟量控制通道和开关量控制通道，软件设计主要包括系统主程序、智能控制算法和与PC机串行通信等。实际的控制系统中，受控对象常具有不确定性及复杂性等特点，难以建立精确的数学模型，针对这些特点，采用了自适应模糊PID控制方法，以提高控制器的性能。利用MATLAB/Simulink工具进行了综合仿真，仿真结果证明该控制方法可减小系统超调量，提高其快速性，缩短了调节时间，达到了设计要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究的目的与意义  7
  1.2 国内外相关技术的发展及现状  7-10
  1.3 本文研究的主要内容  10-11
第二章智能控制器系统设计  11-21
  2.1 系统需求分析  11-12
  2.2 系统方案选择  12-18
    2.2.1 ARM+LINUX 嵌入式技术  12-13
    2.2.2 现场总线技术  13-14
    2.2.3 工业以太网技术  14-16
    2.2.4 PLC 技术  16-18
    2.2.5 单片机技术  18
  2.3 系统功能架构  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章智能控制器硬件电路设计  21-49
  3.1 硬件设计原则和方法  21-23
  3.2 硬件原理图设计  23-38
    3.2.1 单片机基本电路  24-26
    3.2.2 串行通信接口  26-27
    3.2.3 模拟量控制通道  27-30
    3.2.4 开关量控制通道  30-33
    3.2.5 系统电源  33-38
  3.3 硬件电路仿真  38-44
    3.3.1 模拟量控制通道  38-41
    3.3.2 开关量控制通道  41-44
  3.4 PCB 设计  44-47
  3.5 本章小结  47-49
第四章智能控制器软件设计  49-65
  4.1 软件设计原则与功能分析  49
  4.2 智能控制器软件设计方法  49-50
  4.3 智能控制算法  50-58
    4.3.1 数字 PID 控制原理  50-52
    4.3.2 模糊控制  52-56
    4.3.3 模糊自适应 PID 控制算法  56-58
  4.4 系统主程序  58-60
  4.5 串行通信接口  60-63
  4.6 输出控制模块  63-64
  4.7 本章小结  64-65
第五章智能控制器综合仿真与分析  65-71
  5.1 智能控制器综合仿真  65-68
  5.2 仿真结果分析  68-69
  5.3 本章小结  69-71
第六章总结与展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
附录A 智能控制器硬件原理图  79-82

基于单片机的智能控制器研究与设计

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