嵌入式ARM平台下温度控制器研究与开发.pdf

《嵌入式ARM平台下温度控制器研究与开发.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、嵌入式ARM平台下温度控制器研究与开发李辉，等嵌入式ARM平台下温度控制器研究与开发ResearchandDevelopmentoftheTemperatureControllerBasedonEmbeddedARMPlatfOrm李据1，2饧固帅1彭逐曰91，2(上海电力学院自动化工程学院1，上海200090；上海发电过程智能管控工程技术研究中心2，上海200090)摘要：为了满足工业现场设备温度控制的需求，以ARMCortex—M3处理器STM32F107和嵌入式实时操作系统wC／OS一Ⅱ为基础，设计开发了嵌入式温度控制器，给出了控制器的硬件设计方案和软件设计流程。硬件上

2、可实现热电阻和热电偶信号的采集、温度控制、串1：3和以太网通信、I￡D显示等功能；软件上移植了trC／OS—H嵌入式实时操作系统，便于实现各种先进控制算法。实验表明，该温度控制器使用MCP—PID温度控制算法测试，控制效果较好，无超调。关键词：ARM温度控制器热电偶电阻炉trC／OS一Ⅱ多容惯性中图分类号：TH一3；TP273文献标志码：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000一0380．201603023Abstract：hordertomeetthedemandfortemperaturecontrolofindustrialfielddevices-a

3、embeddedtemperaturecontrollerbasedonARMCortex—MBprocessorSTM32F107andembeddedreal—timeoperatingsystemp,C／OS—IIisdesignedanddeveloped-theschemeofhardwaredesignandflowdia鲫ofsoftwaredesigna咒given．Inthehal'awarepart-thefunctionsofsignalacquisitionforthermalresistanceandthermoeouple，temperaturec

4、ontrol-serialportandEthemetcommunicationandIA2Ddisplayaleachieved．InthesoftwarepartIthep,C／OS一11embeddedrealtimeoperatingsystemistransplantedforeasilyreali洳gvariousalgorithmsofadvancedcontrol姆rimm8．TheexperimentsshowthatthecontroleffectoftemperaturecontrollerbasedonMCP—PIDtemperaturecontrol

5、algorithmisbetterandwithoutovershoot．Ke阿ords：ARMTemperamrecontrollerThermocoupleResistancefurnacetrC／O$一HMulti—capacityinertia0引言在电力、冶金等重要领域，温度的准确测量和控制是非常关键的一个环节，比如在火电厂的生产过程中，准确控制锅炉主汽温度可以有效确保机组运行的安全性和经济性⋯。目前国外的温度控制器发展很快，像美国、日本等国家所生产的温度控制仪表大都具有适应复杂环境能力强、控制算法先进、控制精度高等特点呤]。国内所做的温度控制器主要是采用单片机进行

6、控制，但随着现代控制及智能控制理论的发展，这种基于单片机的温度控制器已经渐渐不能满足在复杂环境下仍具有较好控制性能指标的要求H’。本文所设计的温度控制器采用基于ARMCortex—M3内核的微处理器进行开发，由于其RAM较上海市自然科学基金资助项目(编号：15ZRl417500)；上海市科学技术委员会工程技术研究中心项目(编号：14DZ2251loo)。修改稿收到日期：2015一lO—lO。第一作者李辉(1979一)，男，2008年毕业于同济大学系统工程专业，获博士学位，剐教授；主要从事新能泺发电、微电网控嗣、嵌入武系统等方面的研究。《自动化仪表》第37卷第3期2016年3月

7、大、外设较多、主频相对较高等特点，可方便地移植先进温度控制算法，研发出的温度控制器可根据其动态性能指标对被控对象温度进行调节，鲁棒性较好，功耗较低‘4—5

8、。1系统总体设计方案本文提出的温度控制器以ARMCortex微控制器为主控核心，通过温度采集模块、加热装置及驱动电路构成一个闭环控制系统，系统总体控制结构图如图1所示。基本的控温原理为：通过键盘输入温度的设定值，温度采集模块采集被控对象的温度，两者做偏差后送人ARM微控制器中；由温度控制算法得到输出控制量，通过PWM输出或者D／A转换得到适合加热装置