基于DSP的模糊PID温度控制系统设计

论文摘要

目前,随着控制理论和电子技术的发展,工业中对于控制器的适应能力和智能化的要求也在逐步的提高。其中数字信号处理器以其体积小、功能强、简便易行的特点而得到广泛的应用。在日常化工和食品等诸多工业生产过程中,温度控制器主要采用的是常规的PID控制算法。由于常规PID温度控制器必须由工作人员通过手动的方式进行参数调节,响应时间长,这将不能满足工业控制器中强适应能力和高度智能化的要求,从而限制了控制器的广泛应用。模糊控制作为一种智能控制,在很多应用领域已经相当成熟,模糊控制是用模糊控制命题表示一组控制规律,将指标函数与控制量联系起来,经模糊推理决定控制量,而不管系统本身的内在因素。因此,模糊控制特别适用于那些参数和结构存在很大不确定性或未知的控制对象,但模糊控制对于较为复杂的控制系统,很难得到完善的控制规则,模糊控制是一种仿人的操作过程,稳定性没有严格的理论依据。本文通过对常规PID控制和模糊控制的优缺点进行分析比较后提出一种简单模糊PID控制策略,并对其进行了理论分析与实验校正。详细阐述了系统软硬件的开发过程及设计,主要包括测温模块的设计,温控模块的设计,人机接口界面的设计,温控系统的软件总体设计以及系统控制算法研究及实验测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外温度控制系统的发展及现状
• 1.2.1 常规PID 控制
• 1.2.2 自适应控制
• 1.2.3 智能控制
• 1.3 本文研究的主要内容及工作安排
• 本章小结
• 第二章 TMS320LF240x 系列 DSP 的结构与功能
• 2.1 DSP 的特点及其应用
• 2.1.1 数字信号处理器的特点
• 2.1.2 数字信号处理器芯片的应用
• 2.2 TMS320LF240x 系列 DSP 的运算单元
• 2.2.1 TMS320LF240x 系列内核CPU 的结构
• 2.2.2 输入定标移位器
• 2.2.3 乘法器
• 2.2.4 中央算术逻辑单元
• 2.3 存储器和I/O 空间
• 2.3.1 程序存储器
• 2.3.2 数据存储器
• 2.3.3 I/O 空间
• 2.4 系统配置和中断
• 2.4.1 CPU 中断寄存器
• 2.4.2 外设中断寄存器
• 2.5 本文数字信号处理器芯片的选择及其特点
• 本章小结
• 第三章 温控系统的硬件总体设计
• 3.1 系统的总体设计方案
• 3.2 测温模块的设计
• 3.2.1 热敏电阻
• 3.2.2 集成运放LM358
• 3.3 A/D 转换模块的设计
• 3.3.1 调理电路
• 3.3.2 模数转换芯片 AD7822BN
• 3.4 温控模块的设计
• 3.4.1 半导体制冷片
• 3.4.2 光耦TLP250
• 3.4.3 MOS 管IRF540
• 3.4.4 LC 滤波电路
• 3.4.5 PWM 波形的产生
• 3.5 人机接口界面的设计
• 3.5.1 液晶电路的设计
• 3.5.2 实时时钟的设计
• 3.5.3 按键电路的设计
• 本章小结
• 第四章 温控系统的软件总体设计
• 4.1 软件的总体设计
• 4.2 DSP 应用系统的开发工具
• 4.3 集成开发环境的介绍
• 4.3.1 CCS 的主要特性
• 4.3.2 CCS 环境下开发DSP 实验板
• 4.3.3 利用CCS 编译器调试程序的简单步骤
• 4.4 液晶接口的编程
• 4.5 按键接口的编程
• 4.6 实时时钟的编程
• 本章小结
• 第五章 系统控制算法研究及实验测试
• 5.1 PID 控制
• 5.1.1 PID 控制原理
• 5.1.2 PID 控制算法
• 5.1.3 数字PID 控制器的参数整定
• 5.1.4 PID 控制算法应注意的几个问题
• 5.2 模糊控制
• 5.2.1 模糊控制的基本思想
• 5.2.2 模糊控制的基本原理
• 5.2.3 模糊控制器的结构设计
• 5.3 实验测试结果分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录 PCB 图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢