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模糊控制技術(shù)

基于PIC16F877A的溫室自動控制系統(tǒng)的研究.rar

溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國內(nèi)外溫室種植業(yè)的實踐經(jīng)驗表明，提高溫室的自動控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來越引起人們的重視，并成為一個具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計了基于PIC單片機的溫室自動控制系統(tǒng)，使其對溫室環(huán)境進行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。文中論述了國內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)采用模糊控制算法實現(xiàn)對溫濕度的控制。詳細研究了模糊控制的機理，建立了針對幾種執(zhí)行機構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對象，使用MATLAB對模糊算法進行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強、適應(yīng)性好等特點，能夠達到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。溫室自動控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機和下位機及其外圍電路組成。上位機采用PC機，通過與下位機間的通信實現(xiàn)對溫室的統(tǒng)一管理；下位機及其外圍電路實現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測、顯示和實時控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機。這種以單片機為核心的控制器還可以在不依賴上位機的情況下獨立實現(xiàn)參數(shù)的測控。在軟件設(shè)計方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實現(xiàn)上下位機間通信；并采用VB6.0對上位機界面進行了設(shè)計，使程序簡單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺。整個系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計、開發(fā)、維護方便，具有較高的性價比。

標簽： F877 877A PIC 16F

上傳時間： 2013-07-21

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基于FPGA的烤煙自動控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.rar

煙葉烘烤是煙葉生產(chǎn)中一個非常重要的環(huán)節(jié)，為保證煙葉烘烤的質(zhì)量，需要有效的控制溫度和濕度讓其按照“三段式”工藝曲線進行變化。本文通過對三段式工藝的分析，構(gòu)建了以FPGA為控制核心，采用數(shù)字式溫濕度傳感器進行溫濕度測量的烤煙自動控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的實現(xiàn)是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8進行的。同時對系統(tǒng)的配置電路、驅(qū)動電路、顯示控制電路、語音提示和溫濕度測量電路進行了設(shè)計，并給出了各個模塊的電路原理圖。由于溫濕度測量是系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的重要部分，所以本文重點討論了溫度傳感器DS18820和濕度傳感器HS1101的性能特點、工作原理、處理次序和設(shè)計流程。針對煙葉烘烤過程中烤房溫濕度的測量和控制中，存在的強時變、大時滯、非線性的問題，采用了模糊控制算法進行控制，并給出了模糊控制器設(shè)計的方法。另外，為方便用戶調(diào)用煙葉烘烤中經(jīng)驗曲線，提出了使用EEPROM對烘烤經(jīng)驗曲線參數(shù)進行處理。而且討論了如何通過I2C總線與EEPROM進行讀寫操作進而實現(xiàn)參數(shù)的保存和讀取。系統(tǒng)的測試結(jié)果表明烤煙自動控制系統(tǒng)基本上達到了實際的要求，具有一定的先進性。

標簽： FPGA 自動控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA的糧倉溫濕度模糊監(jiān)控系統(tǒng).rar

溫濕度是影響糧食儲藏的重要參數(shù)，兩者之間是相互關(guān)聯(lián)的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測控技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。設(shè)計了基于FPGA的糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機和上位機構(gòu)成。單片機主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集和上位機的通訊；控制電路基于FPGA進行設(shè)計，主要負責采集濕度信息，計算溫濕度偏差及其變化率，通過調(diào)用模糊控制算法對溫濕度進行模糊控制，單片機通過RS485總線和上位機進行串口通信，使上位機能夠?qū)崟r記錄，顯示溫濕度變化值和控制過程曲線。該系統(tǒng)實現(xiàn)了糧倉內(nèi)溫濕度的實時監(jiān)測，使管理人員可以實時掌控糧倉內(nèi)的溫濕度情況。采用FPGA設(shè)計控制電路簡化了系統(tǒng)的組成和外圍數(shù)字電路，易于系統(tǒng)擴展和升級，內(nèi)部集成了信號處理、控制、檢測電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅(qū)動、電源等外圍電路，完成信號采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當今電子產(chǎn)品高精度，集成化的要求。系統(tǒng)采用直接輸出數(shù)字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號，與濕度值成線性關(guān)系，該頻率脈沖信號可直接送入FPGA進行計數(shù)，這樣溫濕度傳感器輸出的信號都沒有經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換，進一步減少了測量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語言進行編寫。本裝置已作出實樣，通過了調(diào)試，已達到預(yù)期效果。

標簽： FPGA 溫濕度模糊

上傳時間： 2013-06-16

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基于ZigBee隧道照明無線控制系統(tǒng)研究和設(shè)計.rar

高速公路隧道屬于特殊路段，隧道洞內(nèi)外環(huán)境差別非常大，需要在隧道內(nèi)設(shè)置電光照明，以消除司機的“暗適應(yīng)"與“明適應(yīng)’’視覺問題，保證隧道行車安全。而當前的大部分高速公路隧道照明控制系統(tǒng)簡單，照明光源舒適度不高，未根據(jù)洞外環(huán)境亮度，綜合車速車流量及洞內(nèi)煙霧濃度等因素，實時調(diào)節(jié)隧道洞內(nèi)照明亮度，存在盲目加大隧道照明的亮度的問題，給行車安全帶來隱患，造成能源浪費，不符合設(shè)計規(guī)范和國家節(jié)能的政策要求。本文介紹了當前隧道照明的發(fā)展及照明燈具智能控制的研究狀況，針對當前隧道照明的控制系統(tǒng)存在的問題，給出了基于ZigBee的隧道照明無線控制系統(tǒng)的架構(gòu)；分析比較了當前各種隧道照明光源的特點，針對當前普遍采用的高壓鈉燈照明和新興的LED燈照明做了詳細的經(jīng)濟效益對比，根據(jù)系統(tǒng)使用壽命周期內(nèi)的性價比，選擇大功率LED作為隧道照明燈具；在分析ZigBee協(xié)議及組網(wǎng)流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于ZigBee技術(shù)的簇樹型隧道照明無線測控網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用CC2430無線模塊作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件解決方案，對網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器、路由器及終端節(jié)點的組網(wǎng)及其數(shù)據(jù)處理流程進行了詳細設(shè)計；設(shè)計了利用ZigBee技術(shù)作為控制命令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目烧{(diào)光LED燈具，滿足所提出的控制系統(tǒng)對燈具的要求：針對隧道照明控制參數(shù)及燈具光效難以建立精確數(shù)學(xué)模型的特點，系統(tǒng)采用基于專家經(jīng)驗的隧道照明的模糊控制算法，設(shè)計了隧道照明控制程序，并嵌入到利用WinCC設(shè)計的隧道照明的控制系統(tǒng)中。論文最后對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了測試，驗證了系統(tǒng)的可行性。

標簽： ZigBee 隧道照明無線控制

上傳時間： 2013-04-24

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恒溫烘箱溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

恒溫烘箱溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計:本設(shè)計采用單片機對恒溫烘箱的溫度進行模糊控制，使其溫度穩(wěn)定在某一個設(shè)定值上．并且具有鍵盤輸入溫度給定值，一LED數(shù)碼管顯示溫度值和溫度越限報警的功能，實現(xiàn)自動控溫．

標簽： 恒溫烘箱溫度控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-03

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基于FPGA的模糊控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

模糊控制是智能控制的重要組成部分，它能對那些不能建立精確數(shù)學(xué)模型的場合進行有效的控制；近年來，F(xiàn)PGA及EDA技術(shù)發(fā)展迅速。本論文就是要結(jié)合這兩種先進技術(shù)，在一塊FPGA芯片上實現(xiàn)一個雙輸入單輸出的模糊控制器，并嘗試將ADC和DAC集成在該芯片中，以簡化系統(tǒng)設(shè)計。首先闡述了模糊控制的理論基礎(chǔ)，重點介紹了雙輸入單輸出的模糊控制算法；然后在簡單介紹FPGA結(jié)構(gòu)和VHDL語言的基礎(chǔ)上，采用自項向下的設(shè)計方法，應(yīng)用主流EDA工具進行模糊控制各模塊的設(shè)計，并對每個模塊進行仿真；最后將各模塊組成一完整的模糊控制器，在EDA工具上進行仿真驗證和編程下載，并用一個溫度控制實驗驗證了控制器的功能，證明該控制器滿足一般控制應(yīng)用的要求。本論文是以VHDL和FPGA為代表的現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)在智能控制領(lǐng)域應(yīng)用的一個嘗試，拓寬了模糊控制器的實現(xiàn)形式，相比于傳統(tǒng)的以單片機為載體的模糊控制器，在系統(tǒng)的簡單性、實時性和經(jīng)濟性方面都有顯著的增強，是一種值得采用的方法。由于在算法的處理上采取了一定的簡化，所以損失了一定的精度。今后可以在算法上進行完善，設(shè)計出高精度的模糊控制器。

標簽： FPGA 模糊控制器

上傳時間： 2013-06-07

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基于ARMLinux的生物發(fā)酵智能控制系統(tǒng)

生物發(fā)酵作為現(xiàn)代生物技術(shù)工業(yè)的重要組成部分，已被廣泛用于食品、制藥等各個領(lǐng)域，并顯示出良好的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。但由于生物發(fā)酵過程是一種復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，控制變量眾多且相互關(guān)聯(lián)度較大，采用傳統(tǒng)控制方法難以實現(xiàn)有效控制。因此，本文根據(jù)生物發(fā)酵的流程特點和當今國內(nèi)市場的切實需要，在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，針對非線性、時變、大滯后的發(fā)酵過程，將智能控制技術(shù)融入到了生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中，主要對發(fā)酵過程中的溫度、PH值的控制算法進行研究，分別設(shè)計了仿人智能模糊PID控制和仿人智能模糊控制，模擬仿真和實驗分析表明，控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)算法。基于32位ARM架構(gòu)的嵌入式微處理器以其高性能、低功耗、低成本的優(yōu)勢，得到了很好的推廣，同時國內(nèi)微電子與嵌入式技術(shù)得到了迅速發(fā)展。鑒于此背景，本系統(tǒng)現(xiàn)場控制的下位機的硬件平臺采用基于S3C2410的處理器，軟件設(shè)計中采用了嵌入式Linux系統(tǒng)。同時采用了集散控制技術(shù)，實現(xiàn)一臺上位機可以同時與多臺下位機的數(shù)據(jù)通訊和遠程監(jiān)控，且下位機可以脫離上位計算機單獨對各種參數(shù)進行控制。本文的工作重點主要包括：主要參數(shù)測量與控制、發(fā)酵過程系統(tǒng)的總體設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計。本發(fā)酵控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)測、優(yōu)化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠?qū)Πl(fā)酵過程中主要參數(shù)進行有效控制，具有重要的現(xiàn)實意義。

標簽： ARMLinux 生物發(fā)酵智能控制系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

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基于ARM的超聲波電機速度位置控制系統(tǒng)研究

超聲波電機(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多。超聲波電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當前機電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。本文主要以行波型超聲波電機的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下：介紹了超聲波電機的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細介紹了超聲波電機嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。采用DDS技術(shù)解決超聲波電機所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機定位控制精度達到0.0880。

標簽： ARM 超聲波電機位置控制

上傳時間： 2013-07-16

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基于ARM的大滯后控制系統(tǒng)研究

在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。傳統(tǒng)的PID配合Smith預(yù)估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制研究的不斷深入，有些學(xué)者將它們與Smith預(yù)估控制、PID控制及預(yù)測控制等相結(jié)合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復(fù)雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設(shè)計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應(yīng)用領(lǐng)域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預(yù)估補償器相結(jié)合的設(shè)計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預(yù)估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預(yù)估補償器的結(jié)合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設(shè)計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設(shè)置以及最終的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明在實際應(yīng)用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。

標簽： ARM 控制系統(tǒng)研究

上傳時間： 2013-06-11

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基于ARM的工業(yè)廢水pH值控制系統(tǒng)

本文討論工業(yè)廢水中和處理中pH值的控制方法。由于中和反應(yīng)中pH值的變化是一個嚴重非線性的過程，pH值控制被公認為世界上的控制難題之一，在此運用了ARM技術(shù)和模糊控制來解決這一難題。論文首先介紹了工業(yè)廢水處理中酸堿度控制的現(xiàn)狀、存在的問題，并提出了基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。其次詳細研究了當前嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，深入探討了ARM嵌入式處理器的特點、應(yīng)用及體系結(jié)構(gòu)，并著重介紹了本文所使用的LPC2131微處理器。然后針對pH的非線性特點做了分析并設(shè)計了以INA116為核心元件的pH測量電路。在廣泛閱讀和全面深入總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上，了解了模糊控制的一些關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計出了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。硬件設(shè)計與軟件設(shè)計為本論文的重點內(nèi)容。硬件設(shè)計包括：電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、Flash存儲器、SDRAM存儲器、JTAG電路、串行通信電路、LCD模塊設(shè)計、A/D變換模塊、PWM電磁閥驅(qū)動電路；軟件設(shè)計除了為硬件提供相應(yīng)的驅(qū)動程序外，最重要的是用C語言實現(xiàn)了基于ARM的工業(yè)廢水模糊控制器。基于ARM的工業(yè)廢水控制系統(tǒng)中上位機和下位機的數(shù)據(jù)通訊采用RS-232方式，下位機采用C語言編程、ADS1．2開發(fā)，上位機采用Delph17．0進行設(shè)計。論文的最后對全文的主要研究內(nèi)容進行了總結(jié)，指出了設(shè)計過程中遇到的問題及存在的不足之處，給出了主要研究結(jié)論和今后的研究方向。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)基本上達到了系統(tǒng)設(shè)計中所給出的性能指標，證明了整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性和合理性，很好地解決了pH值控制中的非線性問題。與傳統(tǒng)控制方法相比較，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制效果良好。

標簽： ARM 工業(yè) pH值廢水

上傳時間： 2013-04-24

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