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1、独仓本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼工些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：磷夕参千 签字日期：3。卜年弓月f同学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼互些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼互些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或
2、机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：砖为干签字F1期：p口年；月 f R导师虢妻荔签字F1期： f汐年弓月同r学位论文创新点删III I II IIII II IIIIII III1 773299一、 将具有自整定比例因子的自调整模糊控制与PID控制相结合的改进算法实际应用到了生物医学实验设备磁力加热搅拌器的控制中。主要用于对实验油的温度控制，实验结果表明该算法具有良好的控制性能，能完全满足系统性能设计要求。二、 将U盘在线下载实验的数据功能应用于生物医学实验设备磁力加热搅拌器中。实现了实验数据的实时存储功能，通过CH375芯片完成了USB的通
3、信功能，满足生物医学实验中需要进行数据分析的要求。摘 要智能加热磁力搅拌器的设计主要包括智能搅拌器的温度控制、电机制和U盘的数据存储。而温度控制是整个设计的核心。目前，对被控对控制大都采用传统的PID控制。但是，由于被控对象具有纯滞后、大惯时变的非线性特点，传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的以，必须寻求一种先进的控制方法。在温度控制中，根据实际需要，采用AVRMegal28单片机、铂电阻组合构成温度采集系统，使其在硬件上能达到很高的精度。通过采用带因子的模糊PID控制算法的方法，这种混合型模糊控制器是在常规模糊控制器中加入自调整因子，实现比例因子的在线自调整。可使温控精度在室温至2
4、80度范围内达到1度，并可实现温度设定值的循环可调。设计的U盘存储电路中，单片机通过USB接口芯片CH375，把采集到的数据以FATl6的文件格式写入U盘，PC机可读取U盘。U盘存储数据的设计是本装置便携特性的体现。按照系统提出的技术要求，依据高可靠性、实用性强、操作方便的设计原则，合理设计了温控系统的总体结构。在对系统温度控制算法实现过程中，通过软件设计提高运算精度，通过硬件设计改善系统的测控精度，使该控制策略具有良好的控制精度和很强的鲁棒性，实验结果表明基本达到了系统要求的技术指标。关键词：搅拌器，PID，模糊控制，温度控制，自调整因子，USBAbstractIntelligence He
5、ating Magnetism Stirrer electric control system mainly includesthe temperature control of Electromagnetic Stirrer and the frequency control for motorand mass storage via USBAnd that temperature control is the core of whole designPresently，the traditional PID control is adopted mostly in the systems
6、ofElectromagnetic StirrerHowever,because the object has nonlinear characteristics ofpure lag，great inertia and parameter time-varying，the traditional PID controlsometimes can not meet the requirement of static and dynamic characteristicA kindof advanced control method should be approachedIn temperat
7、ure control，the temperaturecollecting system is composed of AVRMegal 28 SCM and platinum resistors PTl 00 SO as to get such high-precision on thehard waresWe design Fuzzy controllers with adjustable factorThe difference in thishybrid fuzzy controller from general fuzzy controller is that is with adj
8、ustable factonThe temperature can be controlled with in the range of room temperature-2 80。CWitha precision of1and uninterrupted adjustability of temperature setting is realizedIn the circuit of data storage，AVR writes data to U disk in the format of FAT 1 6 filesystem by USB interface chip CH3 75PC
9、 could have data by reading U diskSavingdata at U disk characterizes the mobility of the deviceConsidering the technological requirements of the system and based on the studyand absorption of relative theories and technologies for the key problems，the wholestructure of temperature control system is
10、designed which is satisfied for therequirements of high reliability,practicality and convenience operationsIn theprocess of making temperature control realized，calculating precision is improved bydesigning software and，designing hardware improves measuring and controllingprecision of the systemThis
11、strategy is of excellent accuracy and strong robustnessThe adjusting results prove that the requirement of technology of the system issati stied in essenceKeywords：Stirrer,PID，fuzzy control，temperature control，adjustable factor,USB目 录第一章绪论11课题的来源和意义12仪器仪表的现状与发展121国内科技目前水平及发展趋势122国外科技目前水平及发展趋势313磁力搅拌
12、器的应用4第二章硬件电路设计721系统技术性能要求722硬件电路总体设计723 AVR单片机简介824温度测量及信号调理电路9241桥式测温电路10242 AD转换的硬件工作原理1 1243 AD转换参考电压ll244软件滤波算法1 1245 AD的数据指标1225人机接口界面12251键盘任务的编写12252各按键的功能1226控制驱动模块1427电机驱动电路1428通信模块16281 CH375芯片概述16282 CH375芯片特点17283 CH375芯片的功能说明18284 CH375硬件电路的设计18第三章磁力搅拌器的软件没计2131系统任务划分，2232温度信号的采集2233 LE
13、D的显示2434键盘的读取2435电机的控制2536通信模块的软件实现2637程序设计中注意的问题27筇四章搅拌器的温度控制2941被控对象的特性2942被控对象数学模型的建立30421数学模型的低阶近似法30422 K、T、f参数的确定3143 PID控制的摹本原理：)2431数字PlD算法34432参数整定35433 PID控制算法的分析3544模糊控制36441模糊控制的基本原理36442常规模糊控制器设计3745常规模糊控制器存在问题分析4546比例因子的自整定4647基于仿真软件的实验49471仿真软件简介49472对于实验油的仿真4948实际控制效果52第五章系统的抗干扰5751硬件抗干扰57511干扰源57512抑制干扰源58513切断干扰传播路径58514提高敏感器件的抗干扰性能59515其它常用抗干扰措施5952软件抗干扰60521软件抑制通信干扰的方法60522
