基于ARM的嵌入式自适应温度控制系统设计

发布时间：2024-12-01 04:56

　　 针对传统电阻炉温控系统受时滞长、惯性大和非线性等因素影响而普遍存在超调量大和调节时间长等问题,设计了一种基于ARM的嵌入式自适应温度控制系统.采用基于神经网络的PID自适应控制器对温度进行准确控制,提出了模糊Smith预估补偿控制方法来消除纯滞后系统的超调并提高稳定性,并将该方法与传统PID和模糊PID的控制方法进行了比较.结果表明,该系统能够实现电阻炉温度的快速和准确控制.相对于其他两种方法,该方法在系统超调和调节时间方面有极大提高,增强了系统的鲁棒性,具有较好的工程应用前景.

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【部分图文】：

图1 系统总体框图

本文设计的电阻炉温度控制系统总体设计框图如图1所示，主要包含了实时温度数据的A/D采集和液晶显示、制冷和加热装置以及驱动、上位机通讯模块、JTAG调试接口、报警和复位设备、ARM处理器等部分．1.2微处理器

图2 自适应的预估补偿

由于Smith预估补偿对模型偏差比较敏感，为了消除模型参数不匹配的影响，通过在模糊Smith补偿模型的基础之上附加除法器环节、乘法器环节和前导微分环节来对其增益进行自适应补偿[12]，其原理如图2所示．这三个环节共同作用，由补偿模型与信号之间的偏差得到用于校正预估的增益，实现自适....

图3 500℃目标温度时三种方法的实验结果

对实验结果进行对比分析，可以发现模糊PID控制和传统PID控制均存在精度不高、超调量较大、调节时间较长的问题，而本文方法则可以克服系统的时滞和惯性影响，实现温度的快速、准确和稳定控制．图4800℃目标温度时三种方法的实验结果

图4 800℃目标温度时三种方法的实验结果

图3500℃目标温度时三种方法的实验结果4结论

本文编号：4013569