基于单片机高精度恒温模糊控制系统的 研究与设计开题报告.doc

南京航空航天大学金城学院毕业设计（论文）开题报告题 目基于单片机高精度恒温模糊控制系统的研究与设计系 部自动化系专 业自动化学生姓名 学号 指导教师 职称 毕设地点南京航空航天大学金城学院2013年 3月 4 日1. 结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写15002000字左右的文献综述：1.1模糊控制在自动控制中，包括经典理论和现代控制理论中有一个共同的特点，即控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型(如微分方程等)的基础上，但是在实际工业生产中，很多系统的影响因素很多，十分复杂。建立精确的数学模型特别困难，甚至是不可能的。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大，模糊控制不用建立数学模型，根据实际系统的输入输出的结果数据，参考现场操作人员的运行经验，就可对系统进行实时控制。模糊控制实际上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。现代控制系统中的的控制能方便地解决工业领域常见的非线性、时变、在滞后、强耦合、变结构、结束条件苛刻等复杂问题。可编程控制器以其高可靠性、编程方便、耐恶劣环境、功能强大等特性很好地解决了工业控制领域普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，这两者的结合，可在实际工程中广泛应用。所谓模糊控制，其定义是是以模糊数学作为理论基础，以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法的一种控制。模糊控制具有以下突出特点：(1)模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。(2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。 (3)基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。(4)模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。 (5)模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。 由于有着诸多优点，模糊理论在控制领域得到了广泛应用。1.2温度控制系统的应用温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的pid控制方式,但pid控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器ds18b20，因其内部集成了a/d转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器ds18b20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于ds18b20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器ds18b20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器ds18b20进行范围的温度检测。1.3 单片机的应用单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置电路板电路板，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能ic卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：（1）智能仪器（2）工业控制（3）网络和通信（4）设备领域（5）模块化系统（6）汽车电子参考文献1 王成华，王友仁，胡志忠. 现代电子技术基础m. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2005.2 王兆安，刘进军.电力电子技术m.第五版，北京：机械工业出版社，20093 陈杰，黄鸿.传感器与检测技术m.北京：高等教育出版社，20024 沈建华，杨艳琴. msp430系列16位超低功耗单片机原理与实践m.北京：清华大学出版社，20085 曾光奇，胡均安，王东，刘春玲.模糊控制理论与工程应用.华中科技大学出版社，20086 章卫国，杨向忠.模糊控制理论与应用 西北工业大学出版社，20042. 毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：2.1毕业设计任务要研究或解决的问题研究基于单片机高精度恒温模糊控制系统的研究与设计，要求（1）了解模糊控制的控制方法，能很好的运用其方法控制温度的变化，达到恒温控制的效果。（2）对电路、模拟电路、数字电路、单片机、传感器及其编程有深入的研究，能运用其知识实现精确的温度控制。2.2预期成果：（1）以单片机为核心控制器，研究模糊控制算法，可以实现精确的恒温控制。（2）设计单片机与上位机的通信软件，以实现远程温度控制和温度显示的功能。2.3拟采用的研究方法（1）利用protues 的仿真软件实现单片机精确控制温度的模拟，通过虚拟仪器观察波形并分析方案可行性。