陶瓷加热温度控制技术研究与应用

论文摘要

本课题的研究基于单片机控制技术,设计出一种能够自动整定PID参数、且控制精度高的模糊自整定PID温度控制器,以满足生产中对高性能温度控制器的需求。本文详细地阐述了智能温度控制器的设计原理以及硬件组成、软件设计。在研制过程中充分考虑了系统的可靠性,并采取了一系列的措施予以保证。针对控制对象的不确定性和难以控制的特点,对系统控制算法进行了分析研究,而且对参数优化以及数字控制器具体实现等影响控制性能的因素进行了较全面的分析,并最终采用基于智能控制理论的模糊自整定PID控制算法,实现了PID参数的在线自整定,与常规PID控制算法相比,模糊PID算法具有调节时间短、过渡过程平稳、抗干扰性能好等优点。本文所采用的PID参数模糊自整定算法,为以后更高性能的此类算法的开发提供了一条可行的途径,温度控制器电路的设计和控制程序的开发,对其它同类产品的开发也具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 温度测控技术现状及发展
• 1.3.1 温度测量技术
• 1.3.2 温度控制技术
• 1.4 单片机在温度控制技术中的应用
• 1.5 论文主要工作内容
• 1.6 论文结构
• 第2章 温度控制算法的研究与实现
• 2.1 系统建模与辨识
• 2.1.1 温度系统解析建模
• 2.1.2 模型参数辨识
• 2.2 控制方法设计
• 2.2.1 常规PID 控制原理
• 2.2.2 模糊控制原理
• 2.2.3 控制方法选择
• 2.3 控制算法的具体实现
• 2.3.1 增量PID 控制
• 2.3.2 PID 初值设定
• 2.3.3 PID 自整定设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 影响控制性能的若干问题及解决
• 3.1 温度检测环节
• 3.2 采样周期的选择
• 3.3 对象模型不确定性对系统性能的影响
• 3.4 软件设计的影响
• 3.4.1 软件设计结构的影响
• 3.4.2 量化误差的影响
• 3.5 参数优化问题
• 3.5.1 隶属度函数对控制系统性能的影响
• 3.5.2 量化因子和输出比例因子对系统性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 硬件系统设计
• 4.1 硬件系统要求和系统结构设计
• 4.2 单片机特点
• 4.3 模块电路设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 软件设计和分析
• 5.1 软件模块组成结构
• 5.1.1 主监控程序
• 5.1.2 自适应PID 控制算法程序
• 5.1.3 软件其它主要模块组成及作用
• 5.2 软件设计特点与要求
• 5.3 软件系统资源配置
• 5.4 本章小结
• 第6章 仿真实验与结果
• 6.1 参数整定仿真调试
• 6.2 实验分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢