基于ARM的过热蒸汽温度的控制系统的研究

论文摘要

目前,随着技术的发展,嵌入式系统广泛应用于工业控制领域。它是一种面向具体应用的专用计算机系统,并将硬件、实时操作系统和应用软件相结合,它具有高性能低功耗的特点,已成为当前控制领域研究的重要方向之一。针对当前过热蒸汽温度控制系统的时变性、非线性、大滞后以及在不同工况下,需要调整PID参数才能取得满意效果的问题,本论文结合当前控制器的发展趋势,提出了基于ARM的过热蒸汽温度控制系统控制器的总体设计思想和硬件实现。首先通过对过热蒸汽温度控制系统被控对象的特性及当前控制策略进行研究,结合模糊控制提出了参数自整定串级模糊PID的控制策略,运用Matlab的SIMULINK功能,建立模型进行仿真实验,结果表明它的参数具有自调整能力、抗干扰能力以及超调性方面完全可以满足过热蒸汽温度控制系统的要求。硬件电路设计方面,本文围绕ARM9S3C2410处理器搭建最小系统,根据需要对外围电路进行扩展,其中包括人机交互模块。信号采集处理后输入到S3C2410自带的10位ADC的接口,经数据处理后,通过扩展的D/A模块完成控制信号的输出。最后简单介绍了实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植及软件设计流程。本文所设计的基于ARM的过热蒸汽温度控制系统性能优良,完全能够满足系统控制的需要,同时该控制器人机界面友好,在工控现场能更好的实现被控对象的监控。图52表4参52

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文所做的工作
• 2 过热蒸汽温度系统控制方案研究
• 2.1 概述
• 2.2 过热蒸汽温度控制对象的特性
• 2.2.1 静态特性
• 2.2.2 动态特性
• 2.3 控制方案选择分析
• 2.3.1 单回路方案
• 2.3.2 串级控制系统
• 2.4 参数自整定串级模糊PID过热蒸汽温度控制系统设计
• 2.4.1 模糊PID
• 2.4.2 参数自调整的模糊PID控制器的设计
• 2.5 参数自整定串级模糊PID的过热蒸汽温度控制系统仿真研究
• 3 基于ARM的过热蒸汽温度控制系统设计
• 3.1 整体硬件设计
• 3.2 基于ARM9 S3C2410的最小系统设计
• 3.2.1 电源模块
• 3.2.2 晶振及系统复位电路
• 3.2.3 存储器扩展模块
• 3.2.4 JTAG接口电路设计
• 3.3 控制器外围电路设计
• 3.3.1 信号调理电路
• 3.3.2 D/A转换模块
• 3.3.3 LCD显示电路模块
• 3.3.4 USB接口电路
• 3.3.5 键盘接口电路
• 3.3.6 UART接口电路
• 3.4 本章小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 嵌入式操作系统（Embedded Operating System）
• 4.2 μC/OS-Ⅱ移植简介
• 4.3 系统主要程序流程图
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果