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烘干机的温度自动控制系统的设计(最终版) 烘干机的温度自动控制系统的设计(最终版)

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发送数据缓存区收缓存计数器显示计数器显示段码存储区设定温度延时延时毫秒驱动程序辅助函数向输入个字节位数据,首先发送高位。拉低时钟送出位数据,上升延写有效拉高时钟触发移位寄存器准备输出下位辅助函数从输出个字节位数据,首先输出高位。拉低时钟拉高时钟输出字节先左移,下降延读有效获得位输出组装输出结果辅助函数写结束测试准备读状态寄存器测试寄存器低位,为零则写结束。辅助函数打开写开关,所有写操作前必须运行本程序,命令字为发出打开开关命令辅助函数关闭写开关,所有写操作后必须运行本程序,以防止误写,命令字为关闭硬件写控制单字节写子程序,使用中调用。如果使用了块锁定,还需要先写状态寄存器解除锁定。函数带有形参和,前者为写入的字符型数据,后者为整形地址。据输入地址决定写前地址块或者后块表示使用低区块表示使用高区块高位地址已经输入,此处只需要输入低位地址单字节读子程序,本函数返回字符型结果根据要读取的地址写入命令字函数带有形参和,前者为写入的整型数据,后者为整形地址。示状态,函数,定时期初值,开定时期开外部中断下降沿,串口方式,允许串口接收设位接收使能,绿灯灭绿灯亮调零调满致谢经过几个月的忙碌和设计,本次毕业设计已经接近尾声,由于经验的缺乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有指导老师的督促,以及起努力的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师石松泉博士。石老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,从外出工作到查阅资料,设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。除了敬佩石老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。其次,要感谢和我起做毕业设计的各位同学,他们在本次设计中给予了我极在的协作和帮助,让我克服了很多困难。如果没有他们的努力,此次设计的完成将变得非常困难。然后,还要感谢大学四年来所有的老师,为我们打下了自动化专业知识,同时,感谢所有的同学们,正因为你们的支持和鼓励,此次毕业设计才会顺利的完成。最后要感谢工学院和我的母校绍兴文理学院四年以来对我的大力栽培,写入高字节,写入低字节双字节读子程序,本函数返回整形结果,显示函数,显示函数加为了使这点亮显示扫描函数,根据扫描状态计数器扫描个中的个扫描百位扫描十位扫描个位扫描计数器移动到下个状态外部中断脉冲个数重装结束标志串口接收中断程序用于数据接收超时判断跳出循环标志判断是收中断判断引导码,等待接收下个数据并判断是否有超时收中断清零没有超时超时判断标志清零接收数据到缓冲区接收数据计数器加接收数据包完毕接收数据完毕标志置跳出循环接收数据计数器清零超时接收数据计数器清零,数据作废跳出循环收中断清零串口接收中断标志位清零发送函数发送使能发送抢答时间参数,串口发送中断标志位清零进入收使能状态函数,有键按下确定键调零当前采样值输入保存调满,当前采样值输入保存跳回现在温度显糊控制系统原理图模糊控制对复杂的和难以建立数学模型的系统能简单而有效地控制,但因模糊控制不具有积分环节,在变量分级不够多的情况下,常常在平衡点附近会有小的震荡现象或存在稳态余差。而控制在平衡点附近的小范围调节效果是较理想的,其积分作用可最终消除余差。在实际控制过程中,把以上两种控制技术结合起来,就可以构成兼有这两者优点的模糊控制器。显然这种控制器结合了比例模糊和比例积分控制的优点,不但可使系统具有较快的响应速度和抗参数变化的鲁棒性,而且可以对系统实现高精度控制常规的二维模糊控制器是以误差和误差变化率作为输入变量的,般认为这种控制器具有比例微分控制作用,但缺少积分控制作用,因而控制系统达到稳态时误差较大,不能达到满意的效果。积分控制作用能够消除误差,但动态响应慢,比例控制作用动态响应快微分控制能反映偏差信号的变化趋势变化速率,并能在偏差信号变化较大之前,在系统中引入个有效的早期修正信号从而加快系统的动作速度减少调节时间。将控制策略引入模糊控制器,构成模糊复合控制器是改善模糊控制稳态性能的种途径,使系统即具有较快的动态响应,又具有较高的稳态精度。调节器的积分作用从理论上可使系统的稳态误差控制为,有着很好的消除稳态误差作用。因此有人提出将模糊控制和控制相结合的方案。当误差在个阐值以内时,则采用控制,以获得良好的稳态性能。这种模糊控制和控制两种控制模式相结合的控制方案称为控制计算机模糊控制算法应用于控制系统时的思想不同于经典控制方法或现代控制方法,传统控制方法是以传递函数为基础实现的,现代控制方法的基础是状态方程,而模糊控制是根据人的控制经验总结出若干条模糊控制规则或模糊控制矩阵,在此为依据由微机具体实施控制,其基本框图为闭环结构,实现形式如图所示。仿真方案为便于比较,在的环境下按以下两种控制方案进行仿真图模糊控制器结构加热控制方法采用传统控制,加热控制方法采用模糊控制,大偏差范围内采用模糊控制,而在小偏差范围内转换成控制,两者的转换由程序事先给定的偏差范围自动实现。空气加热器模糊控制系统仿真框图如图所示。方案论证测温元件方案热电阻测温热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。优点很多,可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好。但是它的电阻值与温度的线性关系不好不便用数字的方法处理。方案二热电偶测温热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测温范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传电信号,便于自动控制和集中控制。在般的测量和控制中,常用于中高温的温度检测在测量中需要温度的冷端补偿,在数字电子中实现不方便。方案三测温芯片测温用测温芯片测量温度灵敏度和精度都相当不错,并且具有很好的电阻与温度线形关系,而且电路接线简单,不会因为电阻或电容的误差引起测温的误差,可以用数字电路中很容易的实现。根据本设计的要求,我们选择测温芯片来进行温度的测量。温度测量模块方案用测温是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下流过器件的电流等于器件所处环境的热力学温度开尔文度数,即图温度模糊控制系统仿真框图式中流过器件的电流,单位为热力学温度,单位为。的测温范围为的电源电压范围为由于精度高价格低不需辅助电源线性好,常用于测温和热电偶的冷端补偿。具体的简单应用是串采样电阻,即可获得采样电压。方案二用单线数字温度传感器最新单线数字温度传感器是新的线器件,体积更小适用电压更宽更经济,半导体公司的数字化温度传感器是世界上第片支持线总线接口的温度传感器。线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。线总线数字化温度传感器同样,也支持线总线接口,测量温度范围为,在范围内,精度为现场温度直接以线总线的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。方案三选用型或型镍铬铜镍康铜热电偶它们比较适用于氧化及弱还原性环境中的测温系统,其测温范围为,热电动势范围为,由于这些热电偶具有稳定性好,灵敏度高,价格低廉等优点,因而非常适合于便携式测温仪表的使用。图为镍铬铜镍康铜热电偶的热电动势温度曲线,经过分析,其准确度可达,在时,其灵敏度可达。比较分析与选择虽然具有测温系统简单电流太小,驱动不了固态继电器。所以本设计利用口控制的导通和关断,从而来控制固态继电器的开关状态,最终达到控制热电阻的目的。同时用发光二极管与继电器并联指示烘干机的加热与关断。软件设计系统软件设计流程图如图所示图加热控制电路系统仿真结果与分析仿真结果如图所示曲线是传统控制的仿真曲线,曲线是模糊控制的仿真曲线。由响应曲线可见,与传统控制相比,采用模糊控制可获得较好的控制效果,不但可使系统无超调响应快具有抗参数变化的鲁棒性,而且可对系统实现高开始加热读数据转换成温度值通过控制器判断是否关断固态继电器停止加热等待通过控制器判断是开启断固态继电器显示图系统设计流程图精度控制。针对文中涉及到的控制算法进行了仿真研究,通过对两种算法仿真结果的分析来看,本系统采用的模糊控制算法在响应速度抑制超调稳态精度等性能上都明显优于单纯的控制,具有动态响应好无静差和实现无级调节等特点,从而降低能耗,保证控制精度。总结本论文针对烘干机温度控制系统属于复杂的非线性时变且又有大的惯性的系统,传统控制方法难以取得良好控制效果的特点,提出种复合式控制方案模糊温度控制系统。其基本设计思想是将模糊决策理论和控制结合,发挥两者优点,在大的偏差范围内采用模糊控制,而在小偏差范围内转换成控制。最后,针对文中涉及到的控制算法进行了仿真研究,通过对两种算法仿真结果的分析来看,本系统采用的模糊控制算法在响应速度抑制超调稳态精度等性能上都明显优于单纯的控制,具有动态响应好无静差和实现无级调节等特点,从而降低能耗,保证控制精度由于实验设备和实验经费等具体情况,本论文最终尚未形成最终产品实体,但是,本论文将模糊控制理论应用于工农业控制,并且给出了整个系统的软硬件具体实现流程,通过对模糊控制的仿真研究验证了该理论的实用性合理性,为最终完成整体自动控制和烘干自动化做了充分的工作。在设计和仿真的过程中,也发现了些不足之处。总结后大致有如下几个方面的问题在模糊控制系统中,模糊控制器的性能对系统的控制特性影响很大,而模糊控制器的性能很大程度上又取决于模糊控制规则及其可调整性。通常模糊规则的制定与选取更依赖于专家经验,所以,引进可调参数对控制规则进行调整,形成模糊控制规则
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