基于AVR单片机阴极保护智能控制系统的设计与实现

摘要

为了解决在自然条件下地下管网容易受腐蚀的问题，采用基于腐蚀电化学原理的防腐层缺陷检测技术和控制技术并应用于阴极保护装置中，通过对被保护金属管道施加阴极电流，使其阴极电位负移，减弱金属由原子态自发变为离子态的趋势，因而从根本上抑制了腐蚀的发生。利用AVR单片机采用智能控制算法使被保护管道达到最佳保护电位，通过人工模拟区域性阴极保护现场实验，证明实验区被保护管道电位达到国家标准的保护电位。该课题受到了天津市自然科学基金的资助。该系统采用两级计算机管控、双脉冲供电电源、局域网络远程通信和智能控制算法等具有创新点的关键技术，设计并实现了新一代阴极保护系统。
　　 本文详细阐述了智能控制算法在阴极保护系统设计与实现中的应用。采用以人工控制经验数据作为智能控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊推理作为控制算法的数学工具，设计出了适合单片机硬件系统实现的模糊智能控制算法。通过实验获得的数据表明，采用该算法实现了设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

第一节 问题提出

第二节 论文内容说明

1.2.1 阴极保护简介

1.2.2 主要研究工作

第三节 论文内容组织

第二章 阴极保护智能控制系统的硬件设计

第一节 阴极保护智能控制系统

第二节 控制部分系统结构图

第三节 控制系统硬件电路设计

2.3.1 参考电位、电流AD采集保护电路

2.3.2 温度采集保护电路

2.3.3 显示电路

2.3.4 主各脉冲电源切换电路

2.3.5 主脉冲电源故障报警电路

2.3.6 单片机模块的RS-232通信

2.3.7 看门狗电路

2.3.8 硫酸铜参比电极

2.3.9 PWM(脉冲宽度可调)电路

第四节 本章小结

第三章 阴极保护智能控制系统的软件设计

第一节 利用VB实现网络远程PC与单片机通信

3.1.1 系统结构与设计

3.1.2 远端PC与本地端PC通信设计

3.1.3 本地端PC与单片机通信设计

3.1.4 小结

第二节 控制系统的智能控制算法

3.2.1 模糊控制起源和理论基础

3.2.2 实现模糊控制的具体步骤

3.2.3 模糊控制器的设计

3.2.4 模糊控制算法的优化

3.2.5 仿真实验

3.2.6 小结

第三节 软件和PC界面设计

3.3.1 单片机控制部分软件设计

3.3.2 单片机与PC全双工串口通信

3.3.3 PC机界面控制系统设计

3.3.4 小结

第四章 阴极保护控制系统的实验和分析

第一节 单片机手动控制占空比和频率升降实验

第二节 PC机自动控制占空比和频率升降实验

第三节 本地端PC机与单片机的通信实验

第四节 网络远程PC机与单片机通信实验

第五节 本章小结

第五章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致 谢

个人简历、学术论文与研究成果