基于FPGA的智能温度控制系统的设计

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1、分类号——UDC学密级学校代码!Q璺窆Z武多凄理歹大署位论文题目基王夏￡鱼△的蟹鱼星湿廑控鱼』丕统丝遮童￡英文旦曼曼ig堕Q￡!塾!曼!!ig曼旦!!鱼幽卫曼篓鱼匦!曼￡Q堕!!Q!题目SY煎曼塑旦箜曼立Q堕E￡Q△研究生姓名黄霞指导教师姓名隆迓鹏．．职称．数援学位嬗±430070申请学位级别亟±学科专业名称控生』型堂皇王猩论文提交日期2Q121鱼!鱼论文答辩日期2Q121511昼学位授予单位武这堡王太堂学位授予日期答辩委员会主席塞I』教瑜评阅人塞』塾逾一一一塑基握2012年6月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

2、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它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。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：越导师签名：陋日期：塑!至：丝：堑武汉理工人学硕士学位论文摘要温度是生活中最基本的环境参数。温度检测和控制系统在实际中有着广泛

3、的应用，如温室的温度控制，集中供热控制、热疗系统的温度控制等等。常规的温度控制方法控制效果不理想，控制精度不高、费时长，只能用在精度要求不高的场合。随着近年来控制理论的发展，许多智能控制理论或智能控制理论同经典控制理论相结合应用在温度控制系统上，取得了良好的控制效果。同时随着EDA技术的发展，FPGA得到了越来越广泛的应用，采用FPGA设计控制器，不仅使系统的器件数目大大减少，还具有设计灵活、现场可编程、调试简单和体积小等特点。同时基于FPGA的控制器既可以作为单独的控制芯片模块，作为整个控制系统的控制单元模块，又可以将其嵌入到片上可编程系统中。综上所述，本文采用一种基于FPGA的模糊自整

4、定PID控制器的设计方案。在分析PID控制理论和模糊控制理论基本原理的基础上，综合它们的优点，设计了模糊自整定PID控制器。首先给出模糊控制器输入输出量的模糊化和反模糊化方法，建立模糊控制规则，确定推理合成方法，利用MATLAB模糊工具箱得出模糊控制器输出量查询表。最后将模糊控制器与经过改进后设计的PID控制器进行综合设计，实现了模糊自整定PID控制器。这种控制器的优势在于利用模糊控制器对PID控制器的参数进行自动在线调整，使得PID控制器能够脱离对控制对象模型的依赖，适应控制对象的实时变化。基于FPGA的智能温度控制系统，以FPGA为控制核心，采用自顶向下的设计方法，按照模块化设计的思路

5、分别实现各个模块，再加以整合实现整个系统，从而达到了温度控制的目的。本文最后以加热炉炉为被控对象，选择EP2C35FPGA作为核心器件，结合温度传感器DSl8820，键盘、数码管以及固态继电器等器件设计实现了一个单回路炉温模糊PID控制系统。关键词：FPGA，PID控制器，模糊控制器，模糊PID控制器武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTThetemperatureisthelifeofthemostbasicenvironmentalparameters．Temperaturemeasurementandcontrolsystemhasbeenwidelyappliedinpracti

6、ce．Suchasthegreenhousetemperaturecontr01．centralizedheatingcontrol，temperaturecontrolofthehyperthermiasystem．Conventionaltemperaturecontrolmethodstocontroltheeffectisnotideal．thecontrolaccuracyisnothigh．time．consumingandlong．onlywithlessprecisionoccasion．Withthedevelopmentofcontroltheoryinrecentye

7、ars．thetheoryofintelligentcontrolandintelligentcontroltheorycombinedwithclassicalcontroltheorytoapplicationsinthetemperaturecontrolsystem,acertainamountofcontroleffect．WiththedevelopmentofEDAtechnologyFPGAmorewid