
基于单片机的模糊控制器设计
作品编号:DZDQ1085 开发环境: WORD全文:48页 论文字数:26000字 此基于单片机的模糊控制器设计毕业设计完整版包含[论文,设计] |
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图中的滤波方法就是一种抗干扰的方法。它把采集到的数据取前面几个数据的平均值来代替第一个数据,去掉第一个数据,取后面相同个数的数据的平均值来代替第二个数据,依次类推,并在数码管上显示,其目的是去掉采集过程中的干扰,使采集到的数据更为准确,同时使显示温度比较稳定。
其设计思路是:先通过ADC0832采集数据,把采集到的数据进行数字滑动滤波,再把采集到的值转化成温度值并在数码管上显示,同时把转化的值与设定值比较,然后再调用变速积分PID控制算法模块,根据比较得的偏差值对DA的输出值进行控制,依次来达到控制烤箱的电压值来控制温度。
本设计控制界面显示温度控制效果如图5.2所示。分别是设定温度为100度和70度时的控制效果图。由图可知在低温控制效果比高温时稍差,因为电烤箱这一非线性和滞后性非常强的对象,温度越低,越容易受到影响,在升温时会引起相对大一些的超调。在100度时就具有相当好的控制效果。
本设计应用模糊控制以单片机为基础,结合了模糊控制理论与单片机技术,能够实现对温度的精确控制。这与常规的PID控制器相比是一个非常突出的优点。很大程度上简化了设计的繁琐程度,大大降低了控制器设计过程中对被控对象精确模型的要求,易于实现。最后运行效果证明,该方法不仅易于实现,而且有相当好的控制效果。
与PC机的通信将远程控制变为可能,解决了操作现场问题,具有很高的利用价值和现实意义。
在设计过程中得出以下结论:
(1)二维模糊控制器具有响应较快和超调较小等优点。
(2)与常规PID相比,具有算法简单易行的特点。
(3)挑选参数比较简便,一般通过其控制效果结合经验可以确定一个比较明确的参数修改的变化趋势。
(4)模糊控制器的控制效果主要由三个参数来确定,这三个参数的搭配组合决定了控制器的控制性能的优劣。
(5)对于温度控制这种具有非线性、时变性、滞后性的特性的控制任务来说,模糊控制是一种比较理想的控制方式。
当然,本设计中还是具有一些缺点和局限性的:
(1)常规二维模糊控制器,在到达平衡时系统输出会存在小幅振荡,产生这种现象主要是因为常规二维模糊控制器相当于PD控制而无积环节所以存在稳态误差较大这个缺点,这在某些场合是不允许的。
(2)控制系统是离线计算形成模糊控制表的,因而没有在线模糊推理功能(因为在线模糊推理将影响到系统的实时性),同时系统没有子学习的能力,如果能够和神经网络结合可进一步提高系统的适应能力。在这方面需以后进行研究和探讨。
(3)本文设计的嵌入式系统属于小型系统,功能有限。模糊控制属于智能控制的一部分,如果设计具有强适应性和较高智能的控制系统则需要增加硬件和软件功能。
目录
摘要
Abstract
引言1
1 本设计中用到的关键理论和技术 1
1.1模糊控制理论 1
1.1.1模糊控制的特点 1
1.1.2模糊控制技术在国内外的发展情况2
1.1.3模糊控制理论的优点以及缺点 2
1.1.4模糊控制的适用性 3
1.1.5模糊控制的思想 3
1.1.6模糊控制器的设计步骤 4
1.1.7模糊控制器的修改方法 7
1.2 虚拟仪器开发软件Labwindows/CVI7
1.2.1 虚拟仪器的构成 7
1.2.2在CVI下开发仪器软件 8
2 系统功能、组成及工作原理 9
2.1 单片机模糊控制器的系统功能. 9
2.2系统组成及工作原理 9
3 系统硬件电路设计 10
3.1 前向通道设计方法10
3.1.1信号采集与I/V转换 11
3.1.2 A/D转换电路设计(ADC0832) 11
3.2后向通道设计方法 13
3.2.1 D/A转化电路(DAC0832)13
3.2.2 全隔离单相交流调压一体化模块15
3.3人机交互功能设计——数码LED显示及键盘控制 16
3.3.1键盘工作过程 17
3.3.2 LED显示器工作工程 17
3.3.3键盘接口电路设计 18
3.3.4显示接口电路设计 18
3.4 单片机AT89C5119
3.5 串口通信功能设计 21
3.5.1串行通信的基本概念 21
3.5.2 计算机与51单片机之间利用RS232的串行通信 22
3.5.3 串口电路设计 22
4 软件系统设计方法23
4.1 模糊控制算法的离线计算23
4.2 查表法程序框图25
4.3 单片机与PC机通信程序设计26
4.3.1下位机程序设计 26
4.3.2 上位机程序设计 26
4.4 Labwindows/CVI界面设计 28
5 单片机模糊系统的调试29
5.1硬件系统检测与调试 30
5.2 软件系统调试30
5.3 总体调试 31
6 结论34
谢辞35
参考文献36
附录37
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其设计思路是:先通过ADC0832采集数据,把采集到的数据进行数字滑动滤波,再把采集到的值转化成温度值并在数码管上显示,同时把转化的值与设定值比较,然后再调用变速积分PID控制算法模块,根据比较得的偏差值对DA的输出值进行控制,依次来达到控制烤箱的电压值来控制温度。
本设计控制界面显示温度控制效果如图5.2所示。分别是设定温度为100度和70度时的控制效果图。由图可知在低温控制效果比高温时稍差,因为电烤箱这一非线性和滞后性非常强的对象,温度越低,越容易受到影响,在升温时会引起相对大一些的超调。在100度时就具有相当好的控制效果。
本设计应用模糊控制以单片机为基础,结合了模糊控制理论与单片机技术,能够实现对温度的精确控制。这与常规的PID控制器相比是一个非常突出的优点。很大程度上简化了设计的繁琐程度,大大降低了控制器设计过程中对被控对象精确模型的要求,易于实现。最后运行效果证明,该方法不仅易于实现,而且有相当好的控制效果。
与PC机的通信将远程控制变为可能,解决了操作现场问题,具有很高的利用价值和现实意义。
在设计过程中得出以下结论:
(1)二维模糊控制器具有响应较快和超调较小等优点。
(2)与常规PID相比,具有算法简单易行的特点。
(3)挑选参数比较简便,一般通过其控制效果结合经验可以确定一个比较明确的参数修改的变化趋势。
(4)模糊控制器的控制效果主要由三个参数来确定,这三个参数的搭配组合决定了控制器的控制性能的优劣。
(5)对于温度控制这种具有非线性、时变性、滞后性的特性的控制任务来说,模糊控制是一种比较理想的控制方式。
当然,本设计中还是具有一些缺点和局限性的:
(1)常规二维模糊控制器,在到达平衡时系统输出会存在小幅振荡,产生这种现象主要是因为常规二维模糊控制器相当于PD控制而无积环节所以存在稳态误差较大这个缺点,这在某些场合是不允许的。
(2)控制系统是离线计算形成模糊控制表的,因而没有在线模糊推理功能(因为在线模糊推理将影响到系统的实时性),同时系统没有子学习的能力,如果能够和神经网络结合可进一步提高系统的适应能力。在这方面需以后进行研究和探讨。
(3)本文设计的嵌入式系统属于小型系统,功能有限。模糊控制属于智能控制的一部分,如果设计具有强适应性和较高智能的控制系统则需要增加硬件和软件功能。
目录
摘要
Abstract
引言1
1 本设计中用到的关键理论和技术 1
1.1模糊控制理论 1
1.1.1模糊控制的特点 1
1.1.2模糊控制技术在国内外的发展情况2
1.1.3模糊控制理论的优点以及缺点 2
1.1.4模糊控制的适用性 3
1.1.5模糊控制的思想 3
1.1.6模糊控制器的设计步骤 4
1.1.7模糊控制器的修改方法 7
1.2 虚拟仪器开发软件Labwindows/CVI7
1.2.1 虚拟仪器的构成 7
1.2.2在CVI下开发仪器软件 8
2 系统功能、组成及工作原理 9
2.1 单片机模糊控制器的系统功能. 9
2.2系统组成及工作原理 9
3 系统硬件电路设计 10
3.1 前向通道设计方法10
3.1.1信号采集与I/V转换 11
3.1.2 A/D转换电路设计(ADC0832) 11
3.2后向通道设计方法 13
3.2.1 D/A转化电路(DAC0832)13
3.2.2 全隔离单相交流调压一体化模块15
3.3人机交互功能设计——数码LED显示及键盘控制 16
3.3.1键盘工作过程 17
3.3.2 LED显示器工作工程 17
3.3.3键盘接口电路设计 18
3.3.4显示接口电路设计 18
3.4 单片机AT89C5119
3.5 串口通信功能设计 21
3.5.1串行通信的基本概念 21
3.5.2 计算机与51单片机之间利用RS232的串行通信 22
3.5.3 串口电路设计 22
4 软件系统设计方法23
4.1 模糊控制算法的离线计算23
4.2 查表法程序框图25
4.3 单片机与PC机通信程序设计26
4.3.1下位机程序设计 26
4.3.2 上位机程序设计 26
4.4 Labwindows/CVI界面设计 28
5 单片机模糊系统的调试29
5.1硬件系统检测与调试 30
5.2 软件系统调试30
5.3 总体调试 31
6 结论34
谢辞35
参考文献36
附录37
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