基于Atmega128单片机的机房空调温度控制系统设计

发布时间：2017-04-12 01:07

  本文关键词：基于Atmega128单片机的机房空调温度控制系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息化时代的到来,通信机房的数量也在急剧增多,作为通信机房主要的散热设备,精密空调的控制也越来越受到广大用户的关注与重视。本文结合通信机房的温度环境特征和控制系统的功能要求,给出了精密空调温度控制系统的总体设计方案,并对温度控制系统进行了控制算法研究和软、硬件设计。控制系统采用了手操板加核心板的设计思路,两板都以Atmega128单片机为控制核心,手操板则配以按键、显示、通信等模块电路,核心板上则设计了系统的温湿度采集电路(通过DS18b20和DHT1l等数字温湿度传感器)、基于SPI通信的温度控制电路、基于单片机PWM功能模块的湿度控制电路、风机控制电路和通信模块电路等外围电路,详细阐述了系统的软件设计,重点给出了控制算法的实现过程和中断服务过程。控制系统可实现信号采集、调湿装置控制、调温装置控制、风机控制、数据计算、数据通信以及数据显示等功能。针对通信机房的温度环境,对其进行动态建模,可以发现机房温度具有时变性和大滞后等特点,针对控制对象的这种特点,本文决定采用变论域模糊PID与Smith预估补偿相结合的方法,Smith预估补偿器能消除控制对象大时滞环节的影响,模糊控制与PID的结合使用能绕过对象时变性的特性,作为模糊控制的改进方法,变论域模糊控制通过伸缩因子的作用,不断压缩基本论域,在原始模糊控制量化因子、比例因子不变的情况下,相当于变相的增加了模糊控制的控制规则,所以能取得相较模糊控制更好的控制效果,本文通过对传统PID-Smith.模糊PID-Smith和变论域模糊PID-Smith进行仿真分析,结果表明,变论域模糊PID-Smith控制具有更好的动、稳态性能。
【关键词】：精密空调 温度控制系统 Atmega128 变论域模糊PID-Smith控制
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN80;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 机房空调温度自动控制系统研究现状10-12
• 1.3 论文的主要内容及结构12-13
• 2 精密空调控制系统总体设计13-19
• 2.1 系统功能设计13
• 2.2 系统设计原则13-14
• 2.3 系统的总体设计方案14-18
• 2.3.1 ATmega128单片机14-16
• 2.3.2 控制系统硬件总体设计16
• 2.3.3 控制系统软件总体设计16-18
• 2.4 本章小结18-19
• 3 机房温度变论域模糊PID-SMITH控制19-44
• 3.1 机房温度环境动态建模19-21
• 3.2 模糊控制的基本原理21-24
• 3.2.1 模糊子集的确定和隶属函数选取22-23
• 3.2.2 精确量的模糊化23
• 3.2.3 模糊推理与模糊判决23-24
• 3.3 变论域模糊PID控制器设计24-42
• 3.3.1 变论域模糊控制器原理24-28
• 3.3.2 温度变论域模糊PID控制器的设计28-35
• 3.3.3 温度的预估补偿控制35-36
• 3.3.4 温度控制系统的仿真及结果分析36-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 精密空调控制系统硬件设计44-64
• 4.1 系统硬件概述44
• 4.2 核心控制板硬件设计44-56
• 4.2.1 单片机最小系统44-46
• 4.2.2 温、湿度检测电路46-49
• 4.2.3 加湿器、风机控制电路49-52
• 4.2.4 电加热器、压缩机控制电路52-53
• 4.2.5 冷、热源阀控制电路53-55
• 4.2.6 通信接口电路55-56
• 4.3 手操板硬件设计56-60
• 4.3.1 AVR总控模块56-57
• 4.3.2 按键输入电路57-58
• 4.3.3 LCD显示电路58-60
• 4.4 系统的PCB板设计60-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 精密空调控制系统软件设计64-79
• 5.1 LCD12864显示子程序64-65
• 5.2 按键模块子程序65-66
• 5.3 串口通信程序66-67
• 5.4 温度控制程序67-76
• 5.4.1 采样周期与控制周期的确定67-68
• 5.4.2 总体设计68-69
• 5.4.3 中断服务程序69-70
• 5.4.4 温度采集程序70-71
• 5.4.5 温度的变论域模糊PID-Smith控制程序71-74
• 5.4.6 冷/热源阀控制子程序74-76
• 5.5 湿度控制程序76-78
• 5.5.1 湿度采集子程序76-77
• 5.5.2 加湿器控制子程序77-78
• 5.6 本章小结78-79
• 6 总结与展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 附录A87-89
• 附录B89

【参考文献】

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本文编号：300358