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变温空调是基于医疗气象学中“室内微气候”变化原理设计的温度随动空调系统,和传统空调不同的是,它不对室温设定参考值,而是依据外界温度的变化“智能”控制室温。变温空调以半导体制冷器为冷(热)源,无刷直流电机为温度调节执行机构,实现了室内温度对室外温度的快速跟随、调节。 温度伺服控制系统是变温空调的一个重要的子系统,是变温空调的执行机构。本文根据变温空调的工作原理,提出了一种基于ARM(Advanced RISC Machines)微控制器LPC2214的全数字式温度伺服控制系统。 本文首先在对温度伺服系统的整体组成结构、控制方案和各部分功能的实现方法进行了详细分析,对温度伺服系统的总体设计方案进行了可行性论证,并设计出了该系统的硬件电路。温度伺服系统硬件电路以基于LPC2214的数字温度控制器为核心,通过单线总线数字温度传感器DS1820对室内外温度进行采样,并使用液晶模块对温度伺服系统的各个运行参数进行实时显示和分析。 针对温度伺服系统的执行机构——稀土永磁无刷方波直流电动机,设计出了一种基于功率MOSFET和栅极驱动芯片IR2130的功率驱动电路。设计中通过合理的选用自举元件,正确的对功率器件进行保护,极大的提高了功率电路的整体性能,实现了对无刷直流电机的高效驱动。 根据温度伺服系统的控制特点,提出了一种基于室内温度、电机转速和电流的三闭环控制算法。采用通用的模块化设计方式,编写了温度伺服系统调速程序,并且使用C语言对程序进行了实现,在ADS(ARM Developer Suite)开发环境下编译、链接、运行通过。 用MATLAB仿真的方法建立了直流无刷电机双闭环控制系统模型,依据Ziegler-Nichols法对转速环、电流环的PID参数进行整定,为实际的设计过程提供了重要的参考。 设计完成后,进行了系统的软、硬件的联调,调试结果证明该温度伺服控制系统工作协调、稳定、可靠,实现了温度伺服系统的基本功能。