基于模糊控制的平仓式谷物干燥机控制单元研究

论文摘要

谷物干燥机械是谷物干燥的硬件保证。谷物干燥机械化已经成为我国谷物生产全程机械化的瓶颈。虽然专家们提出了适合我国基本国情的平仓式谷物干燥机的设想,并为此展开了广泛的研究,但是由于平仓式谷物干燥机工作原理和结构上的原因,仍然无法为民所普及,所以对平仓式谷物干燥机的研究刻不容缓。本文主要在董怡为导师研究的干燥机机械设计及水分在线检测方法的基础上,研制了平仓式谷物干燥机的电子控制单元。基于干燥机控制系统为复杂的非线性、时变性、多变量的系统,本文引进了不依赖于被控对象精确的数学模型的模糊控制策略,设计了PID参数自调整模糊控制器,在线修正增量式PID算法中的参数K_p、T_i、T_d,实现对平仓式谷物干燥机自动控制单元的研究。本控制单元以热风的温度为控制量,把出仓谷物的湿度作为目标量。电子控制单元根据在线水分计检测到的谷物的含水率信号,得出热风温度的控制要求,单片机发出控制信号驱动步进电机转动,控制加热器进风门的开合度,改变热风的温度,从而实现对谷物温度的控制。本文的核心内容在于在线自调整增量式PID模糊控制器的设计、应用Protel 99 SE软件完成电路原理图的设计以及完成单片机的C语言软件编程。在硬件系统研制中,分析了硬件系统的各个组成部分及其功能,选用了ATMEL公司的AT89C52单片机作为微处理器,设计了滤波放大电路、采样/保持电路、A/D转换电路、看门狗电路、步进电机驱动电路以及显示电路等;在系统软件开发中,根据可靠与实用的原则,应用Keil C51软件实现单片机的C语言软件编程,采用结构化和模块化的方法,完成各个模块中断响应子程序的C语言编程;最后考虑到系统现场情况对系统的软、硬件进行了抗干扰设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 谷物干燥机的研究现状
• 1.2.1 提高谷物的干燥技术
• 1.2.2 增加干燥机的控制水平
• 1.2.3 国内外谷物干燥机的研究现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 主要研究的内容及方法
• 参考文献
• 第二章 平仓式谷物干燥机系统的控制原理
• 2.1 平仓式谷物干燥机的概述
• 2.1.1 干燥机的工作流程
• 2.1.2 干燥机的性能指标和特点
• 2.2 控制理论发展的必然趋势-模糊控制
• 2.2.1 模糊控制理论产生的历史背景
• 2.2.2 模糊控制应用进展
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 计算机控制单元的硬件设计
• 3.1 控制系统总体方案的设计
• 3.1.1 控制器的选择
• 3.1.2 控制系统的确定
• 3.1.3 控制系统的工作原理
• 3.2 控制系统的电路设计
• 3.2.1 单片机控制系统设计
• 3.2.2 过程控制系统输入通道与接口设计
• 3.2.3 过程输出通道与接口
• 3.2.4 人机通道电路
• 3.3 电路系统抗干扰措施
• 3.4 本章小节
• 参考文献
• 第四章 控制算法的建立
• 4.1 模糊控制的数学基础
• 4.1.1 模糊集合
• 4.1.2 模糊集合的运算
• 4.1.3 模糊关系及模糊矩阵的运算
• 4.2 PID参数自调整模糊控制器设计
• 4.2.1 PID控制算法
• 4.2.2 参数自调整的实现
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 计算机控制单元软件设计
• 5.1 KEIL C51编译器介绍
• 5.1.1 uVision2界面以及菜单介绍
• 5.1.2 uVision2开发流程
• 5.2 程序总体结构
• 5.2.1 控制系统监控程序
• 5.2.2 A/D转换模块
• 5.2.3 模糊控制算法模块
• 5.2.4 步进电机控制子程序模块
• 5.3 软件系统抗干扰设计
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 附录1
• 附录2
• 附录3