《基于ARM的模糊PID控制系统论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ARM的模糊PID控制系统论文（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 . . . 学 号：*毕业设计说明书GRADUATEDESIGN (THESIS)设计题目：基于ARM的模糊PID温度控制系统的研究学生：* 专业班级：* 学 院： *指导教师：* 教授2011年06月08日 / 摘 要本文在研究了目前国外温度控制现状的基础上，针对大多数工业生产中温度控制系统对复杂控制算法处理能力差，提出了一种基于ARM的模糊PID温度控制系统。硬件上，系统采用ARM9微处理器AT91RM9200作为主控制芯片，对温度检测单元和液晶显示模块进行了设计，对存储单元进行了扩展。；在软件上，移植了嵌入式实时操作系统Linux，对温度检测模块、D/A数据转换模块、液晶显示模块与控制
2、算法等应用程序进行了开发设计，本文设计的温度控制系统是针对一般工业温度控制特点提出的，具有扩展性强、可靠性高、响应速度快、体积小等特点，能够有效管理复杂的系统资源。目前市场上成型的温度控制产品都普遍采用传统PLC和单片机来实现，能够满足用户大多数场合的需要。随着微电子和嵌入式技术的迅猛发展以与自动控制理论的不断完善，工业温度控制要求也越来越高。现在国外很多温度控制系统都采用ARM作为处理器，ARM为嵌入式的应用提供了一个有效的解决方案，以其成熟的结果标准，有效的32位RISC结构，优秀的代码密度，可能的低成本，执行高度稳定等特点，被市场所认可。在工农业中的温度控制对象往往具有非线性，大时滞，时
3、变，强耦合等特点，采用常规PID控制不理想，不能满足系统在不同条件下对参数的自整定要求，从而影响其控制效果的进一步提高。模糊控制是一种语言控制，不依赖精确的数学模型，对参数变化不敏感，具有很好的鲁棒性。由于模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起误差。关键词：温度控制系统，ARM，模糊PIDAbstractIn this paper the research at home and abroad and temperature control, based on the current situation of the most industrial production in tempera
4、ture control system in the complicated control algorithm processing ability is poor, put forward based on the ARM of the fuzzy PID temperature control system. Hardware, the system using ARM9 microprocessor AT91RM9200 as the main control chip, the temperature detection unit and LCD module are designe
5、d and expand in storage units. Another system also designed the RS 232 serial interface circuit, JTAG circuit and the Ethernet interface circuit, convenient data download, system commissioning and with a Pc or equipment communication; In software, transplanting embedded real-time operating system Li
6、nux, temperature detection module, to D/A data conversion module, liquid crystal display module and control algorithm of the application development design, this article design temperature control system is for general industrial temperature control characteristics of the proposed, with expandabilit
7、y, high reliability and response speed, small volume and other characteristics, to manage the complex system resources. On the market at present the molding temperature control products is widely adopted in the traditional PLC and single-chip processor to implement, can meet the users most situation
8、 the need. With microelectronics and embedded technology of rapid development as well as the automatic control theory, the perfection of the industrial temperature control requirements more and more is also high. Now many domestic and foreign temperature control system adopts ARM processor, as for t
9、he application of the embedded ARM provides an effective solution, with its mature results, effective 32-bit standard RISC structure, good code density, low cost, execution may be highly stable and other characteristics, be accepted by the market. The temperature in agricultural and industrial contr
10、ol object with nonlinear, often with time-varying, strong coupling, character and the conventional PID control not ideal, cant meet the system under different conditions of the parameters of the setting requirements, and affects their control effect of further improved. The fuzzy control is a langua
11、ge control, do not depend on the accurate mathematical model, is not sensitive to the parameter changes, and has a good robustness. Because fuzzy control is susceptible to fuzzy rules limited level restrictions and cause errors. Keywords: temperature control system,ARM, Fuzzy PID目 录摘 要IAbstractII第1章
12、绪论51.1 课题研究背景和意义51.2 温度控制系统研究现状与发展趋势51.3 嵌入式系统61.4 嵌入式系统的分类与组成71.5 本文的主要工作8第2章模糊PID控制82.1模糊控制基本原理82.2 模糊自适应PID概述92.3 模糊自适应PID控制器的设计102.3.1模糊自适应PID控制器102.3.2参数自整定原则112.3.3隶属度函数的建立122.3.4控制规则的设计14第3章温度控制系统硬件设计173.1 AT91RM9200处理器概述173.1.1 ARM简介173.1.2 AT91RM9200结构与特点183.2温度检测电路设计193.2.1 K型热电偶简介193.3 D/
13、A数据转换电路设计193.4 存储模块设计203.4.1 Flash接口电路203.4.2 SDRAM接口电路223.5显示模块设计233.6电源模块设计25第4章嵌入式LINUX操作系统的建立264.1 ARM指令系统简介264.2 Bootloader的移植274.2.1 Bootloader简介274.2.2 U-boot的移植274.3操作系统的选择与移植304.3.1操作系统的选择304.3.2 交叉编译环境的建立324.3.3 Linux的移植33第5章温度控制系统程序设计365.1 嵌入式Linux的设备驱动程序375.1.1 驱动程序简介375.1.2 驱动程序的开发385.1
14、.3 模块化驱动程序395.1.4 驱动程序的加载和卸载405.2 系统应用程序设计415.2.1 温度检测程序设计415.2.2 D/A数据转换程序设计425.2.3 模糊PlD控制运算程序设计435.2.4日志记录程序设计43第6章系统仿真与分析456.1温度控制系统模糊PID仿真456.2结果分析46结论47参考文献48辞50第1章 绪论1.1 课题研究背景和意义温度是工业生产过程中最常见的控制参数之一，对温度的测量和控制具有很大的实际应用价值和应用前景12。特别是在很多工业场合，温度控制的好坏直接影响产品的质量、设备运行的安全性和经济性，对温度进行实时准确的测量和控制对工业生产过程的顺
15、利进行起着至关重要的作用，由于温度对工业生产有着非常重要的作用，所以温度控制系统的发展也得到了进一步的推进。随着微电子和嵌入式技术的迅猛发展以与自动控制理论的不断完善，特别是针对特定工业控制对象的工业控制器的出现，使得测控系统的设计进入了一个崭新的领域。总之，温度控制系统对工业生产乃至国民经济都具有非常重要的现实意义和价值。特别是近几年，随着我国经济的飞速发展，工业生产过程也发生了日新月异的变化，这就使得对温度控制装置，特别是那些具有通用性、宽量程、高精度、实时性的先进的温度控制系统的需求不断增加。目前国市场上的温度控制装置有很多，并且技术水平也在不断发展，但和国外同类产品相比，在功能、智能化程度和可靠性方面还有很大差距，这就使得生产自主研发的高技术低价位的产品具有了更大的现实意义。1.2 温度控制系统研究现状与发展趋势目前市场上成型的温度控制产品都普遍采用传统PLC和单片机来实现34，能够满足用户大多数场合的需要。随着微电子和嵌入式技术的迅猛发展以与自动控制理论的不断完善，工业温度控制要求也越来越高。现在国外很多温度控制系统都采用ARM作为处理器，ARM为嵌入式的应用提供了一个有效的解决方案，以其成熟的结果标准，有效的32位RISC结构，优秀的代码密度，可能的低成本，执
