基于ARM9的干燥箱温度灰色PID控制研究

论文摘要

干燥箱俗称烘箱或烤箱,其结构简单、价格低廉,因此在工业,医疗和实验室都有其重要的用途。然而,现在对干燥箱的控制主要有两种：一是二位式控制,又称通断式控制,这种二位式控制虽然简单,但精度低,恒温效果不明显：二是常规PID控制,即根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制,虽然PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,但是它的调节时间过长,而且稳定性不好,容易受到外界干扰。因此怎样更好地控制干燥箱的温度,以达到恒温效果,就成为本论文研究的一个重点问题。为了顺应当今仪器仪表的网络化、信息化、智能化的发展趋势和要求,本论文将采用由邓聚龙提出并发展起来的灰色PID控制算法,在较为先进的ARM9嵌入式平台上,使用WinCE操作系统和以太网通讯技术来进一步研究和完善干燥箱温度控制系统。本论文主要完成灰色PID控制算法在Matlab中的调试,并成功将其移植到ARM9嵌入式平台中,同时还完成了ARM9平台WinCE操作系统的定制,数据采集的电路设计,最终通过对上下位机应用程序的开发,实现了对干燥箱温度的实时控制研究。通过大量的测试,本论文所研究的干燥箱温度控制系统,能够实现对温度的控制。同时上下位机的通讯正常,人机界面友好。本系统的研究为实现干燥箱温度控制的全自动化和信息化奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 干燥箱温度控制模型
• 2.1 电热恒温干燥箱的介绍
• 2.1.1 电热恒温干燥箱的构造
• 2.1.2 电热恒温干燥箱的特点
• 2.2 电热恒温干燥箱控制原理介绍
• 2.2.1 可控硅调压器的控制原理
• 2.3 电热恒温干燥箱温度控制系统设计
• 2.4 电热恒温干燥箱模型的建立
• 第三章 电热恒温干燥箱的灰色PID控制
• 3.1 灰色预测原理
• 3.1.1 灰色生成数列
• 3.1.2 GM灰色模型（Grey Model）
• 3.2 灰色PID控制算法
• 3.2.1 灰色PID控制的理论基础
• 3.2.2 灰色PID控制算法的步骤
• 3.2.3 灰色PID位置跟踪
• 3.3 干燥箱灰色PID控制算法仿真
• 第四章 基于ARM9的电热恒温干燥箱控制系统硬件设计
• 4.1 FS2410开发板简介
• 4.2 电热恒温干燥箱灰色PID控制系统的硬件构成
• 4.3 数据采集电路设计
• 4.3.1 S3C2410A处理器的ADC转换器
• 4.3.2 信号调理电路的设计
• 4.4 ARM9开发板WinCE操作系统的定制
• 4.4.1 WinCE设计要求分析
• 4.4.2 WinCE内核和基本模块定制
• 4.5 WinCE操作系统中A/D通道驱动设计
• 4.5.1 A/D通道驱动程序设计
• 4.5.2 A/D通道驱动程序加载
• 第五章 灰色PID控制算法在ARM板中的移植研究
• 5.1 系统软件总体构架
• 5.2 下位机软件设计
• 5.2.1 下位机软件总体结构
• 5.2.2 下位机软件界面设计
• 5.2.3 数据采集程序设计
• 5.2.4 灰色PID控制算法的移植
• 5.3 上位机软件的设计
• 5.3.1 上位机软件总体结构
• 5.3.2 上位机软件界面设计
• 5.3.3 TCP通信服务器端的实现
• 5.4 电热恒温干燥箱温度控制系统通信的实现
• 第六章 论文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录