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毕业论文 多回路控制器的研究 共55页，30439字
摘要
在钢铁、机械，石油化工、电力、工业炉窑等工业生产中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满足工艺过程的要求。目前我国的温度控制主要以传统的控制方式为主，本文尝试把一种新型的控制理论一九点控制器应用到温度控制中来，以期为我国的温度控制提供一种新的技术储备。控制对象为电阻炉。
电阻炉对象是纯滞后、惯性环节，并具有变参数和非线性特性。武汉理工大学张南纶教授提出了基于模糊控制和泛布尔代数的九点控制器理论。该理论沿用了基于偏差和偏差变化的模糊控制的思想，以相平面为分析工具，将对象在响应曲线上的运动轨迹通过相平面来进行分析，同时结合PID控制中P的特征，引进偏差零带(偏差允许的范围)和偏差变化率零带(偏差变化率允许的范围)，并根据这两个因素将相平面分成九个区域，对应将不同的P按照区间在相平面上进行分布，通过调节P的大小(含有正负数以达到控制的效果和目的。经验证该理论在一些线性和非线性系统中能达到较好的控制效果。
本文对九点控制器原理进行了详细的分析，并以九点控制器理论为基础设计了电阻炉温度控制算法。该控制系统主要包括主控模块、数据采集模块、功率输出模块、人机接口模块等。
控制系统主控制器选用C8051F020;温度采集模块使用铂热电阻传感器采样温度信号，并通过C8051FO20片内A/D资源实现信号的转换;功率输出通过控制双向可控硅单位周期内的通断时间来控制电阻炉功率;键盘为非编码独立连接式键盘，共有四个按键;显示部分使用OCM12864-4图形点阵显示模块实现。软件系统基于源代码开放的实时多任务操作系统内核，eC/OS-II实现，包括两方面工作：一是把ItC/OS-II操作系统移植于C8051FO20，二是编写系统需要的应用任务。
试验表明，该温度控制系统能够较好地实现对电阻炉温度的控制，达到了预期的控制效果，进一步验证了九点控制器有着广阔的应用和发展前景。
关键词：九点控制器，单片机， C/OS-II，嵌入式

目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2多回路控制器概述 1
1.2.1多回路控制器理论的提出 1
1.2.2多回路控制器的定义 2
1.2.3多回路控制器控制系统的特点 2
1.3课题概述 3
1.3.1课题研究背景 3
1.3.2课题研究内容 4
1.3.3课题研究的意义 4
1.4多回路控制器在电阻炉系统中的应用 5
1.4.1电阻炉对象特征 5
1.4.2多回路控制器工程设计思路 5
1.4.3电阻炉温度控制方案的设计 6
1.5本章小结 6
第二章 多回路控制器的原理 7
2.1基本型逻辑控制器的原理 7
2.2多回路控制器与常规控制器的比较 10
2.3多回路控制器的控制策略 11
2.4多回路控制器的性能分析 14
2.4.1多回路控制器的的静态控制作用分析 14
2.4.2多回路控制器的动态控制作用分析 16
2.4.3零带对性能指标的影响以及设计原则 20
2.5本章小结 22
第3章 多回路温度控制器的硬件设计 23
3.1系统组成 23
3.2C8051F020单片机介绍 24
3.3温度信号采集 25
3.3.1温度信号检测电路 25
3.3.2电路工作原理 25
3.3.3铂电阻非线性优化方案 26
3.4功率输出电路 28
3.5键盘控制电路 29
3.6显示电路 30
3.7本系统其它电路的设计 31
3.7.1电源转换电路 31
3.7.2复位电路 32
3.8硬件系统的可靠性设计 32
第4章多回路温度控制器的软件设计 34
4.1 C/OS-11简介 34
4.1.1 C/OS-11的主要特点 34
4.1.2 C/OS-II的任务管理与调度机制 35
4.1.3 C/OS-II在C8051FO20上的移植 36
4.2应用任务程序的编写 40
4.2.1软件实现的功能 40
4.2.2main函数的实现 41
4.2.3温度采样及多回路控制器算法程序 42
4.2.4功率输出程序 45
4.2.5键盘扫描及键处理程序 45
4.2.6显示程序 46
4.2.7看门狗定时器 48
总结与展望 49
全文总结 49
工作展望 49
致谢 50
参考文献 51