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多回路温度控制器的研究与设计

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文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2国外温度控制系统的发展情况

1.3国内温度控制系统的发展概况

1.4目前DSP芯片的应用背景

1.5设计目标

1.6课题的主要研究内容

第二章系统的工作原理及处理芯片的选择

2.1系统的工作原理

2.2 DSP芯片的选择

2.2.1 DSP系统的的特点及设计过程

2.2.2 C54x系列芯片比较

2.2.3 VC5402体系结构

2.3硬件开发环境-EL-DSP-IIP试验系统

第三章系统控制算法的研究

3.1 PID控制算法

3.1.1算法的理论

3.1.2计算机仿真结果

3.2 SMITH预估器算法

3.2.1 Smith预估器算法理论推导

3.2.2计算机仿真结果

3.3自适应控制问题的提出

3.4自适应控制应用

3.5自适应控制过程

3.5.1辩识

3.5.2决策

3.5.3修正

3.6自校正控制

3.6.1自校正控制的结构

3.6.2自校正控制的步骤

3.7最小二乘法估计

3.7.1最小二乘法估计

3.7.2递推最小二乘法估计

3.7.3带遗忘因子的递推最小二乘估计

3.8带有自适应的SMITH预估器

3.8.1问题的提出

3.8.2具有参数辨识的Smith预估器

3.8.3计算机仿真结果

第四章系统的硬件设计

4.1输入通道的设计

4.1.1传感器和变送器的选择

4.1.2 100路温度通道的模数转换

4.2 DSP1的外围电路设计

4.2.1电源模块的设计

4.2.2 DSP系统的硬件复位电路

4.2.3 JTAG仿真口的连结

4.2.4时钟信号的接入

4.2.5其他引脚

4.2.6扩展数据与程序存储器接口电路的设计

4.2.7 DSP1与DSP2的数据通信——高速双口RAM

4.3温度信号的处理

4.3.1 DSP2的外围设计

4.3.2多通道带缓冲的串行接口(McBSP)

4.3.3 RS232-RS422/RS485通讯接口转换

4.3.4与DSP3的主机接口(HPI)通迅

4.4 DSP3的外围电路以及输出通道的设计

第五章系统的软件设计

5.1 DSP的开发工具——CCS2.2

5.2温度信号的输入程序

5.2.1数据的初始化

5.2.2采集程序

5.3温度信号的处理过程

5.3.1 Smith预估器的算法设计

5.3.2分离的增量PID算法的实现

5.3.3 DSP2与DSP3的HPI通信程序

5.4信号的输出

5.4.1 HPI数据接收程序

5.4.2数据输出

5.5串口通信

5.5.1 DSP2中的串口通信软件设计

5.5.2上位机部分的串口设置

第六章试验结果及分析

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表论文及科研成果

附录

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摘要

本文以常规电阻工业加热炉为背景,设计了一个基于DSP的多回路温度控制器.由于温度控制系统为纯滞后系统,纯滞后会引起系统的不稳定或降低系统的工作性能.Smith预估器可以从理论上解决纯滞后系统的控制问题,但是被控对象的参数变化会对其效果产生不良影响,针对这一问题,本文在常规PID控制方法下引入了具有参数自校正的Smith预估器.由于常规的处理器无法解决本系统存在的输入输出通道多、采样周期短等问题,本系统采用型号为TMS320VC5402的DSP芯片作为处理器实现对多路温度信号的采集及控制输出.仿真结果表明,采用本文方法,系统过渡过程比较良好,并能有效抑制纯滞后的影响.如果进一步改善,本系统可以应用到大多数需要温度检测与信号处理的工业以及商业应用领域当中.

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