基于CAN总线的液位模糊控制系统的设计及研究

摘要

模糊控制作为智能控制的一个重要分支,自从出现以来就受到了人们的广泛关注,本文研究的目的就是如何运用最常用的元器件将这一技术应用到实际生产中去.文中以液位控制系统为例,选用AT89S51单片机作为控制芯片,设计了液位模糊控制器的硬件电路,其中比较重要的元器件有可编程逻辑器件XC9536、温度检测器件DS18B20、D/A转换芯片AD420等.运用Protel软件设计了原理图和PCB图,运用汇编语言编写了整个控制系统的程序并进行了调试.根据调试过程中积累的经验,对单片机控制系统中软件抗干扰、容错性方面应注意的问题进行了总结说明.为了增强通讯能力,选用SJA1000芯片设计了模糊控制器的CAN总线接口,同时也保留了人们以前习惯于应用的通讯方式RS232/485.这样设计出来的模糊控制器,无论是集中控制还是分布式控制,它都可以适用.针对模糊控制器设计中隶属函数和控制规则选取有较大的主观性和随意性,最终参数的确定需要经过多次调试才能达到最优值的缺点,将遗传算法的优化方法引入到模糊控制器的设计中来,使设计过程效率更高.在MATLAB环境下,编写了运用改进的遗传算法对模糊控制器的隶属函数进行优化的程序,并进行了仿真研究.

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2本系统的特点

1.3本课题的研究目的和主要工作

1.3.1研究目的

1.3.2主要工作

1.4本文的内容与结构

第二章控制系统硬件实现

2.1系统的组成和基本工作过程

2.2控制芯片AT89S51

2.3输出转换元件AD420

2.4温度检测元件DS18B20

2.4.1应用DS18B20的目的

2.4.2 DS18B20简介

2.4.3 DS18B20在本课题中的应用情况

2.5液晶显示器SMC1602A

2.6 CPLD器件XC9536

2.6.1 CPLD器件简介

2.6.2为什么要选用CPLD器件

2.6.3 XC9536的使用

2.7AT24C01

2.7.1 AT24C01简介

2.7.2对AT24C01的操作特点

第三章模糊控制器的通讯部分

3.1 RS485通讯口

3.2 CAN总线接口

3.2.1 CAN总线简介

3.2.2 CAN总线控制器SJA1000

3.2.3 CAN总线收发器PCA82C250

3.2.4基于SJA1000的CAN总线节点设计

第四章基于单片机的模糊控制器的设计

4.1模糊控制系统

4.1.1模糊控制的发展

4.1.2模糊控制的基本原理

4.2模糊控制器的设计过程

4.2.1模糊控制器的结构设计

4.2.2模糊控制规则的设计

4.2.3模糊推理及其模糊量的非模糊化方法

4.3软件程序实现

4.3.1模糊控制算法的实现

4.3.2AT89S51的资源分配

4.3.3程序编写中的几点说明

4.3.4程序流程图

小结

第五章遗传算法在模糊控制器设计中的应用

5.1遗传算法

5.1.1遗传算法简介

5.1.2遗传算法的特点

5.1.3遗传算法的操作步骤

5.2遗传算法对隶属函数的优化

5.2.1问题的描述

5.2.2编码方式

5.2.3选择算子

5.2.4交叉算子

5.2.5变异算子

5.2.6遗传算法对隶属函数的优化在MATLAB中的实现

5.3遗传算法对模糊控制规则的优化

5.3.1模糊控制规则的编码

5.3.2解码的一些说明

小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

在学期间的研究成果

参考文献

附录