基于ARM的温度智能控制研究

论文摘要

长期以来,对于反应釜一些化工厂曾采用PID控制方法,但没有取得很好的效果,甚至在具体实践中出现险些酿成安全事故。所以只能采取人工操作通过且观察仪表,手动操作阀门来控制反应。实际上经过调研确实一些熟练的操作工主要靠自己的经验来控制反应:即通过观察温度的大小来调整反应物的流量大小,并且还取得了非常好的效果。但这样的缺点是既浪费了人力、物力,还使操作工经常处于有害、有毒的环境中,容易损害操作工的健康。本课题正是处于这种背景下展开研究,解决问题。本论文针对的化工企业的反应釜进行温度控制。在反应釜的变化是非常复杂,既有化学反应过程,又有物理变化过程。这些影响反应的参数（如温度、压力、流量、速度等）,在这其中影响变化是对温度的控制。对温度控制的好坏直接关系到最后产品的质量和产量。在反应釜中变化具有纯滞后、噪声干扰、时变、且非线性等复杂的特点。在这种条件下,如果仅利用目前非常成熟的经典PID控制理论显然难以取得好的效果。因为找到精确的数学模型很困难。本文的主要工作成果和创新如下:（1）相比同类的化工企业里还没有或者很少采用智能控制技术。本论文阐述即利用模糊控制的人类智能和神经网络进行在线实时调整。最后利用PID的和模糊神经网络结合,解决了问题;（2）进行了多种控制算法和策略的实验研究。利用模糊控制和神经网络的思想,设计出了不同的智能控制器,与常用的PID控制实验结果比对。实验表明采用的智能控制在生产使用过程中具有理想的控制效果（3）采用目前比较先进的ARM9-Linux为平台CPU为三星公司的S3C2410X的装置,为进一步的大规模的计算机集群网络提供了可能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题的提出和现实意义
• §1-2 反应釜控制技术的现状
• §1-3 本论文的研究内容
• 1-3-1 控制对象的特征分析
• 1-3-2 采用的控制方案
• 1-3-3 控制系统的硬件设计
• 1-3-4 控制系统的软件设计
• 1-3-5 仿真和结果
• 第二章 反应釜的过程分析
• §2-1 反应釜的基本结构
• §2-2 生产工艺原理
• §2-3 反应釜的过程分析
• 2-3-1 反应釜的输入、输出以及控制指标
• 2-3-2 温度对反应速度的影响
• 2-3-3 温度对反应速度的影响
• §2-4 反应釜的动态特性
• 2-4-1 基本方程
• 2-4-2 基本方程的线性化
• 2-4-3 有关通道的传递函数
• §2-5 控制器的设计指标
• 2-5-1 功能指标
• 2-5-2 精度指标
• 2-5-3 其他指标
• 第三章 基于模糊神经网络的智能PID 控制系统
• §3-1 PID 控制器的综述
• 3-1-1 PID 控制器
• 3-1-2 增量式PID 控制器
• 3-1-3 PID 控制器的参数整定
• 3-1-4 智能PID 控制器
• §3-2 神经网络控制器
• 3-2-1 神经网络的基本原理及构成
• 3-2-2 RBF 神经网络
• §3-3 模糊控制器
• 3-3-1 模糊控制的基本原理
• 3-3-2 模糊控制器的结构
• 3-3-3 模糊控制器的组成
• 3-3-4 模糊设计流程
• 3-3-5 模糊控制的局限性
• §3-4 组合智能算法
• 3-4-1 基于RBF 神经网络的PID 控制
• 3-4-2 模糊PID 的发展
• 3-4-3 模糊自整定PID 的结构和原理
• 3-4-4 模糊自整定PID 算法的设计
• 3-4-5 模糊控制器输入输出量及隶属函数的确定
• 3-4-6 模糊自整定PID 控制器设计的算法推理
• 3-4-7 输出解模糊化
• 3-4-8 建立模糊控制总表
• 3-4-9 模糊自整定PID 控制器设计的流程
• §3-5 模糊神经网络PID 控制器的思想及原理
• 3-5-1 前两种控制策略的特点和存在的问题
• 3-5-2 问题的切入点
• 3-5-3 模糊神经网络控制器的设计思想及原理
• 3-5-4 模糊神经网络PID 控制器的结构和在线学习法
• §3-6 各个控制曲线的仿真研究
• 3-6-1 S 函数
• 3-6-2 PID 控制器
• 3-6-3 基于神经网络的智能PID 控制器
• 3-6-4 基于模糊控制智能PID 控制器
• 3-6-5 模糊神经网络智能PID 控制器
• LINUX 嵌入式系统的应用研究'>第四章 基于ARM_LINUX 嵌入式系统的应用研究
• §4-1 嵌入式系统的概述
• 4-1-1 嵌入式的系统简介
• 4-1-2 嵌入式的系统的硬件构成
• 4-1-3 嵌入式的系统的软件构成
• 4-1-4 嵌入式的系统的特征
• 4-1-5 嵌入式的系统分类
• §4-2 嵌入式LINUX 的概述
• 4-2-1 选用LINUX 系统的原因
• 4-2-2 LINUX 系统内核的结构
• §4-3 ARM 微处理器
• 4-3-1 ARM 微处理器的体系结构
• 4-3-2 S3C2410X 微处理器结构及特点
• LINUX 平台开发环境'>§4-4 ARM_LINUX 平台开发环境
• 4-4-1 LINUX 交叉编译环境的建立
• 4-4-2 获取GNU 工具包
• 4-4-3 建立交叉编辑环境
• 4-4-4 Boot-Loader 的移植
• 4-4-5 内核的移植
• LINUX 平台应用程序开发'>§4-5 ARM_LINUX 平台应用程序开发
• 第五章 系统的软硬件设计
• §5-1 硬件设计
• 5-1-1 温度采集控制电路设计
• 5-1-2 D/A 电路设计
• 5-1-3 NAND Flash 电路设计
• 5-1-4 以太网接口电路
• 5-1-5 电源设计
• 5-1-6 电机电路
• §5-2 系统软件设计
• 5-2-1 控制程序的总体结构化设计
• 5-2-2 键盘处理、LCD 显示以及定时采样和滤波
• 5-2-3 中断服务程序
• 神经网络_PID 控制运算'>5-2-4 模糊_神经网络_PID 控制运算
• 第六章 结论
• §6-1 论文总结
• §6-2 论文展望
• 参考文献
• 致谢