基于80C196KC的人工气候智能控制系统控制性能及可靠性研究

摘要

随着科学技术的飞速发展，生产过程变得越来越复杂。主要表现在，控制系统具有多输入．多输出的强耦合性、参数时变性和严重的非线性特性；从系统对象所能获得的知识和信息量相对地减少，而对控制性能的要求却日益提高。 本文中，就专家系统、模糊控制等智能控制技术的发展进行了深入的探讨，并以人工气候室的温度作为控制对象，进行了大量的实验研究。系统的运行结果证明，采用基于专家规则的模糊控制算法对于这种非线性、不确定的大惯性系统有着良好的控制效果。本文主要论述了以80C196KC单片机为核心的计算机控制系统的硬件设计、软件开发，控制功能的实现以及现场调试过程中所遇到的问题和解决方案，探讨了提高系统可靠性、稳定性的方法，着重研究了一种具有自修正功能的专家模糊控制器。设计了一种新型LCD接口电路，使得系统的显示部分更为可靠。为了解决温度传感器严重非线性对控制精度的影响，利用MATLAB对传感器进行了非线性拟合，拟合效果显著，大大提高了温度控制的精度。为了解决不同季节室内外温差和大功率高压钠灯温度对系统控制精度的不利影响，采用了室内外温差和钠灯照度的前馈控制，有效地解决了室内外温差与环境温度以及钠灯照度之间的相关耦合问题，提高了系统的抗扰性能。 根据现场运行调试显示，该系统具有操作方便，长时间、不间断工作可靠，温度跟踪性能良好，超调小，精度高等特点。这足以证明系统的设计方案合理，算法得当。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2对象的特点及控制要求

1.3原系统存在的主要问题

1.4目前研究现状

第二章系统分析与设计

2.1系统的结构设计

2.2系统的功能分析

2.3系统硬件设计

2.3.1硬件结构方案

2.3.2 CPU模块

2.3.3存储器模块

2.3.4逻辑器件

2.3.5键盘模块

2.3.6电源模块及EMI

2.3.7 I/O扩展模块

2.3.8 A/D模块

2.3.9 D/A模块

2.3.10过零检测模块

2.3.11通信模块

2.3.12 LCD模块

第三章控制算法研究

3.1模糊控制系统

3.1.1模糊控制系统的组成

3.1.2模糊控制器的设计

3.1.3模糊控制器的动、静态特性

3.1.4控制精度的影响因素

3.2模糊控制系统的在线学习方法

3.2.1控制规则的评价算法

3.2.2控制规则的自修正算法

3.3专家模糊控制系统

3.3.1系统性能

3.3.2人机对话系统

3.3.3空调温度专家模糊系统的实现

3.4温度控制系统的前馈控制

3.4.1前馈控制

3.4.2环境温度的前馈控制

3.4.3高压钠灯照度的前馈控制

第四章传感器校正

4.1传感器的特性分析

4.1.1静态特性分析

4.1.2动态特性分析

4.2传感器非线性对控制精度的影响

4.3非线性特性分段线性化及MATLAB仿真

4.3.1方法简介

4.3.2传感器校正的编程实现

4.4校正结果分析

第5章 系统应用软件开发

5.1系统软件设计

5.1.1软件设计思想

5.1.2软件结构框图

5.1.3软件可靠性措施

5.2下位机软件开发

5.2.1开发环境及PL/M96语言

5.2.2软件编程及子函数实现

5.3上下位机通信

5.3.1上位机通信结构

5.3.2上、下位机通信协议

5.3.3差错控制方法及检错编码

5.3.4联合操作流程

第六章系统调试

6.1现场环境

6.2调试中出现的问题及处理方法

6.3运行结果

第七章结论与展望

7.1结论

7.2运行结果及展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果