智能炉温控制系统控制算法研究毕业设计.doc

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1、毕业设计论文题目智能炉温控制系统控制算法研究（院）系电气与信息工程系专业自动化班级0003学号学生姓名贺定雄导师姓名王迎旭老师完成日期2004年6月20日湖南工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：智能炉温控制系统控制算法研究姓名贺定雄系别电气与信息工程系专业自动化专业班级03学号08指导老师王迎旭教研室主任唐勇奇、赵葵银一、基本任务及要求：本课题时对实验室原有设备进行改造，要求设计新颖的监控管理程序，开发出新的实验、训练项目。主要设计内容为：1、了解原有系统的硬件结构，分析工作原理；2、对系统改造作出总体方

2、案设计；3、对系统的改造部分进行硬件设计；4、控制算法研究与MATLAB仿真5、控制算法程序设计及调试。进度安排及完成时间：1、第一周至第二周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解原有系统的硬件结构，分析工作原理；2、第三周至第四周：查阅相关资料，自学相关内容，了解模糊（预测）控制理论以及温度控制系统的设计方法，确定课题总体方案，分配课题任务，确定个人研究重点，做好选题报告。3、第五周至第八周：控制算法的研究；4、第九周至第十五周：，控制算法程序设计及系统调试；写设计说明书；5、第十六周至第十

3、七周：整理资料，准备答辩。前言温度是生产过程科学实验中普遍有十分重要的参数，它是一个一阶纯滞后惯性系统，它具有明显的滞后特性，温度控制电路广泛应用干社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，对于需要快速准确的获取和控制事实温度的场合，采用一般的控制方法很难获得满意的控制效果，因此，在温度控制系统中控制算法的研究是非常重要的。本课题来源于实验室的建设，可用于学生的综合实验、课程设计、毕业设计以及工程实践能力培养训练等实践性环节教学中，其学习和训练项目可选择多种，在学习有关计算机技术及计算机控制系统的基础上，通

4、过参加系统的一部分硬件、软件设计，以及系统的调试工作，培养学生综合运用计算机技术组成系统的调试设计能力，并给学生提供了运用所学控制理论知识，解决控制系统调试中出现的实际问题的机会。本系统以MCS－51单片机为核心构成一个智能炉温控制系统，具有对热电偶的定时检测、实时控制和调节，参数显示和打印，存储必要的信息等功能，其输入和监控管理均由键盘来控制，这种系统控制具有控制精度高、重复性好、自动化程度高，使用简单、方便，提高了产品质量和减轻了工人的劳动负担的优点。目前人们广泛使用的控制系统主要是基于常规的PID控制器，运用传

5、统的PID控制算法，虽然常规的PID控制器具有结构简单、易于实现等优点，但是传统的PID调节器的参数不易实时在线调整，因而不适合一些复杂过程中的应用。本论文将根据课题要求，对常用的控制方案进行分析比较，并对相关的控制算法进行研究，提出合适的改造方案。目录摘要ⅠAbstractⅡ第1章绪论11.1课题研究的目的与意义11.2课题的发展现状与前景展望21.3课题内容与设计要求及任务3第2章硬件概述42.1系统结构框图42.2系统的总线结构42.3ＣＰＵ主板及各功能模块52.3.1A/D转换模块62.3.2输出控制模块72

6、.3.3通用并行接口模块82.3.4与上位机通信模块82.3.5打印机接口模块102.3.6键盘/LED输出显示接口模块122.4控制系统主电路13第3章控制算法的比较及实现.163.1经典PID控制方法163.1.1经典PID模拟控制原理163.1.2经典PID数字控制183.2模糊控制213.2.1智能控制的原理213.2.2智能控制的对象213.3自适应PID控制算法223.3.1Fuzzy-PID控制器的设计233.3.2量化因子的自调整243.3本系统算法的选择24第4章控制算法的实现与应用264.1控制算

7、法的实现264.2控制算法流程图264.3控制算法的应用27结束语28参考文献28致谢30附录A扩展芯片地址表31附录B系统程序清单31智能炉温控制系统摘要：该智能炉温控制系统是在原有实验室智能炉温控制系统的基础上进行硬件、软件等方面的分析，提出合适的算法。温度是生产过程科学实验中普遍有十分重要的参数，它是一个一阶纯滞后惯性系统，它具有明显的滞后特性。温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，对于需要快速准确的获取和控制事实温度的场合，采用一般的控制方法很难获得满意的控制效果，因此，在

8、温度控制系统中控制算法的研究是非常重要的。而温控系统本身为一个大滞后系统，对象参数变化大，要建立精确朗数学模型较为困难。经过对该系统的具体分析、仿真，在该系统中采用的是Fuzzy--PID控制算法，该算法比单一的模糊控制或调节器控制有更好的控制性能，该算法并能自动优化量化因子和积分数，在该系统中获得了良好的控制效果。关键词：纯滞后；仿真；模糊控