基于模糊控制的矿灯充电管理系统

论文摘要

目前锂离子（Li-ion）电池矿灯、镍镉（NiCd）电池矿灯、镍氢（NiMH）电池矿灯已经成为大多数煤矿的主要矿灯。它们的充电制式不同,造成它们的充电器不能相互之间进行充电,否则将导致电池不能充满,或电池过充,甚至发生危险。随着充电电池新技术的不断涌现,智能控制技术的成熟应用,电子控制技术的进一步发展,使矿灯充电管理系统的智能化、信息化成为必然趋势。因此,设计一种新型的基于模糊控制的矿灯充电管理系统具有十分重要的现实意义和理论价值。首先,本文对矿灯充电管理系统的硬件电路作了深入的分析。以Atmel公司的AVR单片机ATmega128为微处理器,设计出充电电池的智能控制系统,此系统先进行充电电池端电压数据采集、经过放大滤波后送入单片机的A/D转换器、再经过模糊控制器的控制回路处理后输出PWM信号、通过调理电路调节充电电流;同时设计了RS485通信回路实现了与监控计算机的数据传输;最后给出了基于MAX846A控制芯片的的矿灯充电电路设计。其次,本文给出了系统的软件设计,主要有数据采集软件、充电模糊控制器软件、实时时钟软件以及采用MODBUS协议的RS485通信软件等设计。实时时钟软件利用了单片机内部的定时器来设计,简化了硬件电路设计。本文对AVR单片机ATmega128的开发环境、高级编程语言、编程器和ATmega128单片机的熔丝位配置也做了一定的研究。最后,经过硬件设计和组装、软件调试,系统运行良好,符合设计要求,提高了矿灯充电电池的充电效率。随着控制技术和充电电池技术的不断进步,所设计的充电管理系统也能够得到及时的升级。该充电智能管理系统可靠性较以前有很大的提高,延长了电池的使用寿命,降低了充电故障和运行成本,并且实现了系统信息数据的科学化管理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 矿灯充电系统概况
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章模糊控制系统的理论基础及设计
• 2.1 模糊控制技术的产生和发展
• 2.2 模糊控制的数学基础
• 2.3 模糊控制器设计
• 2.3.1 模糊控制系统
• 2.3.2 模糊控制器设计
• 2.4 本章小结
• 第3章矿灯充电管理系统的硬件设计
• 3.1 ATMEGA128 微控制器
• 3.1.1 主要性能
• 3.1.2 封装与引脚配置
• 3.1.3 结构框图
• 3.2 矿灯充电器控制部分电路设计
• 3.2.1 控制电路原理设计
• 3.2.2 数据采集电路原理设计
• 3.2.3 RS485 通信电路原理设计
• 3.3 矿灯充电器电路设计
• 3.3.1 MAX846A 的内部结构
• 3.3.2 电路的稳定性讨论
• 3.3.3 由MAX846A 构成的矿灯电池充电器
• 3.4 本章小结
• 第4章矿灯充电管理系统的软件设计
• 4.1 系统的软件总体结构
• 4.2 数据采集软件设计
• 4.3 充电模糊控制器软件设计
• 4.3.1 充电电池的充电控制思想
• 4.3.2 输入信号量检测
• 4.3.3 精确量的模糊化
• 4.3.4 模糊规则建立
• 4.3.5 反模糊化
• 4.3.6 充电终止判断
• 4.4 实时时钟软件设计
• 4.5 RS485 通信软件设计
• 4.5.1 通信协议
• 4.5.2 软件设计
• 4.6 AVR 单片机软件开发环境介绍
• 4.6.1 集成开发环境
• 4.6.2 高级语言编译器和开发平台
• 4.7 AVR 单片机仿真器和编程器简介
• 4.7.1 仿真器
• 4.7.2 编程器
• 4.8 ATMEGA128 熔丝位的配置
• 4.8.1 正确配置熔丝位
• 4.8.2 ATmega128 中重要熔丝位的配置
• 4.9 本章小结
• 第5章矿灯充电管理系统的仿真与调试
• 5.1 模糊控制器的仿真
• 5.2 系统的硬件与软件联机调试
• 5.2.1 利用ICCAVR 编写和编译系统程序
• 5.2.2 在AVR STUDIO 中调试系统程序
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢