基于ARM9的燃气热水供暖锅炉控制系统的研究与设计

摘要

我国北方城镇冬季供暖是与人民日常生活紧密相关的一项重要工作，由于供暖面积广，供暖时间长，所以如何在保证供暖质量的同时合理的利用能源，同时实现供暖的自动控制，减少人力和物力的消耗，是一个亟待解决的问题。而锅炉供暖一直是供暖的主要形式，所以对锅炉控制器的研究与设计就显得很有必要。
　　本课题首先分析了锅炉供暖的工艺流程，确定了燃气热水供暖锅炉的主要被控对象为锅炉的出水温度。为了寻找一套适合燃气热水锅炉的控制方法，分别研究了常规PID控制、模糊控制、DMC动态矩阵预测控制等控制方法对锅炉出水温度的控制效果，在Matlab下进行了仿真，并且分析了每种控制方法当参数改变时对系统性能的影响。
　　然后基于ARM-Linux开发了控制器的硬件系统和软件系统。硬件部分以32位低功耗ARM9微处理器三星S3C2410为核心，利用FS2410开发板，完成了控制器硬件系统的设计，主要包括A/D转换电路、D/A转换电路、LCD触摸屏电路等。在基于硬件电路的基础上，完成了交叉工具链的建立、A/D、D/A驱动程序的设计、PID控制程序编写等，另外利用Qt/Embedded开发了图形界面，实现了工艺流程图、实时参数的设置与显示功能。
　　总体上看，本文分析了常规PID控制、模糊控制、DMC动态矩阵控制三种控制方法，完成锅炉控制系统的硬件和软件设计，无论是对理论研究人员还是系统设计人员都提供了参考，同时对其它控制系统，如温度、流量、液位等，提供了借鉴，有一定的实用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．3 ARM嵌入式系统概述

1．4 本课题所做工作

2 燃气热水供暖锅炉控制策略研究

2．1 燃气热水锅炉供暖系统工艺流程及控制任务

2．2 燃气热水供暖锅炉出水温度的控制策略分析

2．3 被控对象的数学模型

2．4 常规PID控制

2．5 模糊控制

2．5．1 模糊控制介绍

2．5．2 模糊控制器的设计

2．5．3 仿真及分析

2．6 DMC动态矩阵预测控制

2．6．1 预测控制

2．6．2 DMC动态矩阵预测控制

2．6．3 DMC动态矩阵预测控制仿真

3 系统结构与硬件平台设计

3．1 系统总体设计

3．2 A／D转换电路

3．3 D／A转换电路

3．4 LCD电路

4 基于ARM-Linux的锅炉出水温度控制系统软件的开发

4．1 嵌入式Linux开发环境的建立

4．1．1 ARM-Linux系统开发流程

4．1．2 建立交叉编译工具链

4．2 ARM-Linux设备驱动程序开发

4．2．1 设备驱动程序的分类

4．2．2 字符设备驱动程序重要组成

4．2．3 A／D驱动程序设计

4．2．4 D／A驱动程序设计

4．3 控制程序设计

4．4 嵌入式Qt图形界面的设计

4．4．1 Qt介绍

4．4．2 Qt／Embedded开发环境的安装

4．4．3 界面设计

5 实验结果分析

6 总结与展望

致谢

参考文献