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嵌入式中央空调智能控制系统的研究

2020-12-09阅读(871)

嵌入式中央空调智能控制系统的研究

论文摘要

嵌入式系统是继网络技术之后,又一个IT领域新的技术发展方向。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业具体应用等突出特点,在国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制等各个领域均有广泛的应用。本文从分析公司目前中央空调PLC控制系统的特点与存在问题出发,详细探讨了PLC中央空调控制系统中的传统PID控制及其参数整定问题,针对其PID控制参数整定麻烦且耗时、难于组网应用及无法实现远程监控等问题,提出了基于模糊PID控制的中央空调嵌入式智能控制器,以满足中央空调这种非线性、大惯性、时变参数系统的控制要求,实现中央空调控制中参数整定方便、响应快速、控制稳定的效果。同时,也为满足日益走向成熟的Internet远程Web监控而预留软硬件接口。本文通过研究基于ARM920T内核的三星S3C2440A嵌入式控制芯片,针对中央空调具体应用,设计了输入/输出、AD转换、DA转换等接口电路;分析了传统的PID控制算法,在此基础上设计和实现了中央空调冷冻水的模糊PID控制器;在软件设计上,采用了开源的linux操作系统,实现了linux系统的裁剪、编译和移植,以及目标板相关驱动程序的编译和移植;最后,在Qtopia和Qt/E嵌入式图形开发环境下,实现了应用系统的界面设计以及模糊PID、AD转换、DA转换、设备控制的C++程序设计,在linux嵌入式环境下交叉编译完成,实现了嵌入式中央空调智能控制系统的软硬件设计。实际测试表明,嵌入式中央空调智能控制器界面友好,模糊PID的应用省掉了参数整定的麻烦,完全可以代替公司目前的PLC控制系统。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研发背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本课题立项目的及意义
  • 1.4 本论文研究和设计的主要内容
  • 第二章 总体设计方案
  • 2.1 公司目前的中央空调监控系统简介
  • 2.2 嵌入式中央空调智能控制器设计要求
  • 2.2.1 嵌入式中央空调智能控制器的配置要求
  • 2.2.2 嵌入式中央空调智能控制器的功能要求
  • 2.3 嵌入式中央空调智能控制器硬件及其接口
  • 2.4 嵌入式中央空调智能控制器实现的功能
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 系统硬件设计
  • 3.1 基于ARM920T 内核的嵌入式CPU
  • 3.1.1 S3C2440A CPU 的主要特性
  • 3.1.2 S3C2440A 功能框图
  • 3.1.3 S3C2440A 工作方式
  • 3.1.4 S3C2440A 地址空间分配和片选信号定义
  • 3.2 S3C2440A 存储系统
  • 3.2.1 SDRAM 存储系统
  • 3.2.2 NorFlash 和NandFlash 存储系统
  • 3.2.3 存储系统地址空间分配
  • 3.3 输入输出接口
  • 3.3.1 输入输出端口分配
  • 3.3.2 输入电路设计
  • 3.3.3 输出电路设计
  • 3.4 A/D 及D/A 转换
  • 3.4.1 A/D 转换接口电路
  • 3.4.2 PWM 原理及D/A 转换接口电路
  • 3.5 通讯接口设计
  • 3.5.1 RS232C 接口电路
  • 3.5.2 USB 接口电路
  • 3.6 人机接口设计
  • 3.7 Friendly ARM Micro 2440 开发板
  • 3.8 本章小结
  • 第四章 系统软件设计
  • 4.1 嵌入式操作系统的选择
  • 4.2 控制系统软件架构
  • 4.3 Linux 操作系统内核组成及源码结构
  • 4.4 嵌入式Linux 软件开发平台的建立
  • 4.5 Linux 内核的移植
  • 4.5.1 arm-linux-gcc 编译环境的建立
  • 4.5.2 linux-2.6.29 内核移植
  • 4.6 Linux 设备驱动程序的开发和移植
  • 4.6.1 Linux 下I/O 驱动程序的移植
  • 4.6.2 Linux 下A/D 驱动程序的移植
  • 4.6.3 Linux 下PWM 模拟D/A 驱动程序的移植
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 Qt/Embedded 图形环境下系统的实现
  • 5.1 Qt/Embedded GUI 介绍
  • 5.2 Qt/Embedded 在Linux 下的移植
  • 5.2.1 编译Qtopia2.2.0
  • 5.2.2 编译应用系统
  • 5.2.3 将应用程序加入根文件系统
  • 5.2.4 制作映像文件
  • 5.3 GUI 程序设计
  • 5.3.1 QtDesigner 下图形界面的设计方法
  • 5.3.2 初始化窗体设计及实现
  • 5.3.3 手动控制窗体设计及实现
  • 5.3.4 自动控制窗体设计及实现
  • 5.3.5 运行数据窗体设计及实现
  • 5.4 系统实现及应用测试
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 模糊PID 及其设计
  • 6.1 PID 算法简介
  • 6.2 PID 在数字控制系统上的实现
  • 6.3 PLC 上PID 算法的实现及存在问题
  • 6.3.1 PLC 中PID 指令及其用法
  • 6.3.2 中央空调PLC 控制系统中PID 参数的整定
  • 6.3.3 中央空调PLC 控制系统中PID 控制存在的问题
  • 6.4 模糊控制简介
  • 6.5 中央空调冷冻水系统的模糊PID 控制
  • 6.5.1 中央空调冷冻水二级泵系统
  • 6.5.2 冷冻水模糊PID 控制原理
  • 6.5.3 冷冻水模糊PID 控制器设计
  • 6.5.4 模糊PID 控制器实现
  • 6.6 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的研究成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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