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模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究

作者：王丽娟 Publish: 2007-9-27 Hits:-

【中文题名】

模糊控制技术在电热锅炉温度控制系统中的应用研究

【英文题名】

Application Research on Fuzzy Control in Electric Boiler of Temperature Control System

【学科专业】

电路与系统

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-27

【中关键词】

模糊控制,温度控制,电热锅炉,单片机,,

【英关键词】

Fuzzy control,Temperature control,the Electric boiler,The single-chip microcomputer,

【分类导航】

工业技术>电工技术>发电、发电厂>发电厂>火力发电厂、热电站>控制设备

【论文摘要】

电热锅炉作为一种新型的机电一体化产品,是目前较为理想的环保、节能型供暖设备,其中的温度自动控制系统的性能,将直接影响该产品的节能效果、用户满意度,从而影响了产品的市场竞争能力。电热锅炉温度控制受到被控对象、环境等诸多因素的影响,常具有较大的时滞性和较强的干扰,难以建立精确的数学模型。采用传统的控制方式,如PID控制方法,很难获得良好的控制效果。因此为这类电热锅炉开发出一种价廉物美的温度自动控制系统是一个有着较大实际意义的课题。本文阐述了电热锅炉温度控制系统国内外研究现状,分析了该系统的控制功能需求、特点,并给出了具体的设计技术指标;研究了目前的温度控制系统中常用的PID调节器、DAHLIN、SMITH预估及模糊控制等多种控制算法,经仿真研究,分析比较了它们在电热锅炉温度控制系统的应用中的优缺点,得出了模糊控制技术更具有优势的结论,并构建了一种基于模糊控制技术的电热锅炉温度自动调节算法;提出了一种带有RS-485总线接口的低成本、智能化电热锅炉温度控制系统的框架结构,并完成了系统的硬、软件的详细设计;研发的控制系统结构紧凑、所用芯片少、控制精度高,在键盘、A/D转换、显示电路上都采用了串行方...

【论文题纲】

摘要	5-6
ABSTRACT	6-9
第1章绪论	9-14
1.1 课题背景	9-11
1.2 国内外锅炉温度控制系统发展现状	11-13
1.3 本文研究的主要内容及系统设计指标	13
1.4 本文组织结构	13-14
第2章温度控制系统中常用控制算法及仿真研究	14-25
2.1 PID 控制器及仿真	14-18
2.1.1 PID 算法	14-17
2.1.2 PID 控制器的仿真	17-18
2.2 SMITH 预估算法及仿真	18-20
2.2.1 SMITH 预估算法	18-19
2.2.2 SMITH 预估算法仿真	19-20
2.3 DAHLIN 算法及仿真	20-22
2.3.1 DAHLIN 算法	20-21
2.3.2 DAHLIN 算法仿真	21-22
2.4 模糊控制算法及仿真	22-23
2.4.1 模糊控制算法	22
2.4.2 模糊控制算法仿真	22-23
2.5 结论	23-25
第3章模糊控制理论及其应用	25-38
3.1 模糊控制理论的产生发展历史	25-26
3.2 模糊控制的基本原理	26-32
3.2.1 模糊控制的数学基础	26-31
3.2.2 模糊控制的理论基础	31-32
3.3 模糊控制理论的改进	32-38
3.3.1 模糊控制与神经网络的融合	33
3.3.2 模糊控制与遗传算法的融合	33
3.3.3 专家模糊控制	33
3.3.4 模糊系统建模及参数辨识	33-34
3.3.5 模糊控制系统的基本原理	34-38
第4章电热锅炉温度控制系统的硬软件设计	38-58
4.1 硬件设计	38-48
4.1.1 电源电路	38-39
4.1.2 温度检测与变送环节	39-41
4.1.3 模数转换接口电路	41-42
4.1.4 单片机最小系统	42-44
4.1.5 片外数据辅助存储器	44
4.1.6 人机交互接口	44-47
4.1.7 执行机构	47
4.1.8 RS-485 总线接口电路	47-48
4.2 软件设计	48-56
4.2.1 主程序	48-49
4.2.2 串行A/D 转换芯片的驱动和其输出值的量化	49-50
4.2.3 片外12C E2PROM 驱动子程序和空间分布	50-51
4.2.4 温度及设定值的显示子程序	51
4.2.5 键盘管理子程序	51-52
4.2.6 定时器0 中断服务子程序	52-53
4.2.7 模糊运算子程序	53-55
4.2.8 PWM 波发生子程序	55-56
4.3 抗干扰设计	56-58
4.3.1 硬件抗干扰设计	56
4.3.2 软件抗干扰措施	56-58
第5章系统软件调试与仿真实验	58-61
5.1 模糊表的求取	58-59
5.2 软件的调试及模拟仿真实验	59-61
结论	61-63
参考文献	63-65
附录攻读学位期间发表的论文和承担的科研项目	65-66
致谢	66

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.139181



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