嵌入式经济型智能控制器的设计研究——智能控制器相对通用性的一种实现

来源 :焦作工学院 河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyibi1987
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在实际工业过程中,多数系统极其复杂,具有非线性、时变性、和不确定性等特征,人们难于用传统方法进行有效控制。人工智能的发展促进了自动控制向着更高的水平——智能控制方向发展。智能控制的理论和方法有希望解决系统复杂性和非线性等问题。然而,就目前国内外智能控制器的研究及应用现状而论,见诸文献较多的仍是单算法在特定场合下的应用,能用于更广泛被控对象的通用智能控制器仍在开发,并未问世。这与当今半导体技术的迅猛发展及嵌入式微处理器芯片的强大功能相比显得落伍。作者正是在这种背景下,从应用角度出发,把先进的模糊控制理论与高性能的微处理器芯片ADμC812结合在一起,设计出了一种适合工业现场控制的、相对通用的智能控制器,对大部分被控制系统都能很方便地投入使用,对不同特性的被控对象都有较好的控制功能。 实现控制器的通用性是本课题研究的重点。为此,作者在本文中首先对设计方案进行了详细的分析、论证,然后从硬件和软件两方面综合考虑来对控制器进行设计。在硬件方面,结合控制器要实现的功能,完成了对控制器六个模块电路的详细设计,并进行了全面的调试;在软件方面,作者将常见的被控对象从不同的角度作出了较全面的划分,针对划分出的几类对象,采用了七种通用性好的控制算法,这些算法适用于不同的被控对象,满足于不同的性能指标要求,具体包括常规PID算法、大林算法、经典模糊控制器的直线插值算法、具有动态修正因子的通用单片机模糊控制算法、根据现场操作人员的经验临时构造的模糊自整定PID参数控制算法、极坐标型模糊控制算法和复合控制算法。 最后,作者对本文采用的各种算法进行了大量的数字仿真实验,并针对液位控制系统进行了实际调试。实验结果表明:文中所采用的模糊算法对不同的被控对象具有不同程度的适应性和鲁棒性,也具有不相同的动态品质和稳态精度;在使用本控制器时,针对具体的被控对象,只要算法选择合理,该控制器对诸如压力、水位、温度、流量、开度、速度等多种被控对象都能进行良好的控制,效果优于传统的PID算法或大林算法。 另外,本控制器还设计出了RS232通信接口,以方便当控制器对某些特定对象不能进行有效控制时特定算法的追加;也设计了先进的CAN总线接口,使控制器可挂接在局域网中进行控制信息交换和远程控制。
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