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低糖猕猴桃果脯质量控制研究

作　者: 折娇
导　师: 张开生
学　校: 陕西科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 质量控制 嵌入式系统 LPC2103 模糊PID 温度控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 95次
引　用: 1次
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内容摘要


随着人们树立健康意识的同时，饮食习惯趋向于低糖低脂化。而传统猕猴桃果脯含糖量高，营养成分损失。同时，果脯制作的自动控制水平较低，基本都处于手工加工，生产过程难以保证质量。鉴于如此现状，迫切需要对猕猴桃果脯制作过程进行控制，提高产品质量。目前，自动控制技术迅速发展与完善，在工业控制领域中得到了广泛的应用。将自动控制技术应用于果脯制作生产环节，实现自动控制，具有重要的现实意义。为此设计一种基于猕猴桃果脯主要制作设备蒸汽加热罐的温度控制系统，严格控制果脯含糖量，提高果脯成品质量。温控系统设计以ARM7微处理器LPC2103为核心，由数字式温度传感器DS18B20采集蒸汽加热罐温度数据，送入微处理器中进行处理，最终由PWM波形输出，经D/A和V/I转换后控制执行机构，进而控制蒸汽加热罐。人机交互接口当然是必不可少的一部分，系统选用矩阵式键盘和12864液晶显示模块组成。此外，为方便硬件仿真，在硬件设计中还增加JATG接口电路。利用Proteus软件设计系统硬件原理图和PCB。软件设计采用ARM专用开发软件ADS1.2为开发环境，以C语言为开发工具，结合模块化程序设计思想，设计系统所有功能模块程序，实现系统配置、数据采集及设定值输入、模糊PID控制、状态显示等功能，完成系统软件设计。PID控制以其控制结构简单、技术成熟等特点，在工业控制的诸多领域得到广泛应用，并取得良好控制效果。然而蒸汽加热罐温度控制系统是典型的非线性大时滞系统，同时很难找到精确的数学模型，为此，传统的控制技术通常很难达到较理想的控制效果。模糊控制不需要对被控对象建立精确的数学模型，具有较好的稳定性、可靠性和鲁棒性，这些优点可以解决系统控制中的难题。此外，模糊PID控制算法易于整定控制参数、调节迅速。因此，系统通过对模糊控制和PID控制算法的分析后，选用模糊PID控制算法为控制策略，设计了两输入三输出的模糊PID控制器，并详细介绍控制器的设计过程。最后利用Matlab软件分别对常规PID控制算法和模糊PID控制算法进行了仿真。仿真结果表明，模糊PID控制实现了对PID控制参数的在线自整定，提高了系统响应速度，超调量小，抗干扰性能好，增强了系统工作的稳定性和可靠性，满足了蒸汽加热罐温度控制系统的要求。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题研究的目的和意义  11-12
  1.2 选题背景  12-13
  1.3 温度控制系统的现状及发展前景  13-15
  1.4 嵌入式系统  15-16
  1.5 论文的主要内容及结构安排  16-19
2 模糊 PID 控制  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 PID 控制  19-23
    2.2.1 PID 基本概念  19-21
    2.2.2 数字 PID 控制  21-22
    2.2.3 PID 控制器的优缺点  22-23
  2.3 模糊控制  23-25
    2.3.1 概述  23-24
    2.3.2 组成及控制原理  24-25
  2.4 模糊控制器设计  25-31
    2.4.1 模糊 PID 原理  25-26
    2.4.2 确定模糊 PID 结构  26-28
    2.4.3 建立模糊控制规则  28-29
    2.4.4 模糊推理及解模糊化  29-31
  2.5 本章小结  31-32
3 系统的硬件电路设计  32-46
  3.1 系统的总体设计  32-33
  3.2 温度检测电路  33-35
    3.2.1 温度传感器的选型  33
    3.2.2 数字温度传感器 DS18B2023  33-35
  3.3 主控芯片选型  35-39
    3.3.1 电源电路  38
    3.3.2 复位电路  38-39
  3.4 键盘处理电路  39-41
  3.5 显示电路  41
  3.6 保护电路设计  41-43
    3.6.1 存储电路  42
    3.6.2 报警电路  42-43
  3.7 输出控制电路  43-44
  3.8 JATG 接口设计  44
  3.9 硬件抗干扰设计  44-45
  3.10 本章小结  45-46
4 系统软件设计  46-55
  4.1 ADS 集成开发环境简介  46
  4.2 系统软件总体设计  46-49
  4.3 温度采集程序  49-51
  4.4 显示程序  51
  4.5 键盘处理程序  51-52
  4.6 模糊 PID 控制运算程序  52-53
  4.7 软件抗干扰设计  53-54
  4.8 本章小结  54-55
5 系统仿真与分析  55-61
  5.1 MATLAB 仿真软件  55
  5.2 系统仿真过程  55-57
    5.2.1 常规 PID 控制系统响应曲线  55-56
    5.2.2 模糊-PID 控制系统响应曲线  56-57
  5.3 系统抗干扰能力分析  57-58
  5.4 实验数据分析  58-60
  5.5 本章小结  60-61
6 总结与展望  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
附录:蒸汽加热罐温控系统硬件实物图  69-71
攻读学位期间的科研成果  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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