具有故障检测功能的新型温度控制器研究

摘要

在现代工业生产过程中，温度是许多生产环节中非常重要的一个指标。温度这一被控参数往往存在着结构的不确定性、大滞后特性以及变量的耦合性，以温度为主要参数的被控对象，如电烤箱、电阻炉，往往难以得到精确的数学模型。而温度控制器作为一种重要的温度控制设备，在诸多工业生产过程中得到了广泛的应用。目前，随着控制理论和电子技术的发展，工业中对于控制器的智能化、适应力和可靠性的要求也在逐步提高。针对传统温度控制器在可靠性方面的缺陷和不足，本文提出了一种具有故障检测功能的新型温度控制器，主要内容如下：
　　（一）针对温度对象非线性、大滞后和PID控制器参数不易整定的问题，该控制器采用模糊自整定PID进行参数整定与温度控制，在理论上逐步深入，在建立了被控对象数学模型的基础上进行了仿真研究，从而保证了控制器的控制精度和控制效果。
　　（二）为了确保控制器和整个控制系统的稳定、安全、可靠，控制器加入了故障检测环节。通过对温度控制器故障检测特点的分析，最终确定采用概率神经网络（PNN）进行故障检测，并通过实际采集数据的处理与实验仿真，验证了该方法的有效性。
　　（三）设计并开发了一款以飞思卡尔16位单片机为核心的新型温度控制器。该控制器包括硬件设计和软件设计，并在实际的温度控制系统中进行了温度控制实验，并与上位机相连，形成了一套集温度控制和故障检测为一体的温度控制系统。结果表明该温度控制器不仅提高了系统的鲁棒性和稳定性，而且保证了系统运行的可靠性及安全性。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 温度控制器的发展及研究现状

1.3 论文主要工作及结构安排

第2章 系统控制算法研究

2.1 常规PID控制

2.2 继电反馈自整定PID控制

2.3 模糊自整定PID控制

2.4 控制算法仿真研究

2.5 本章小结

第3章 故障检测方法研究

3.1 温度控制器的故障检测特点分析

3.2 故障检测方法的选取与研究

3.3 故障检测算法的仿真研究

3.4 本章小结

第4章 温度控制器的设计与实现

4.1 系统构成

4.2 系统硬件设计

4.3 系统软件设计

4.4 监控软件设计

4.5 本章小结

第5章 温度控制器在实际系统中的应用

5.1 温度控制器的基本功能测试

5.2 温度控制器在电烤箱系统中的应用

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢