基于CAN总线的烤房温湿度控制系统设计

发布时间：2017-04-08 00:07

  本文关键词：基于CAN总线的烤房温湿度控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：烟叶烘烤质量的高低直接影响着烟草企业的经济效益。然而传统的人工烟叶烘烤作业法,劳动强度大,烘烤出的烟叶品质低,大大减少了烟农和烟草企业的经济效益,因此设计一种经济型的自动控制系统尤为迫切。本文设计了基于CAN总线的烤烟房温湿度控制系统。系统引入CAN总线可实现烤烟房的分散控制,集中管理,方便操作人员快速通过上位机监控分散在不同区域的烤烟房的状况。该温湿度控制系统终端控制采用意法半导体集团生产的STM32F103微型控制器,能实时监控烤烟房内的温湿度的变化,并同步至上位机监控界面。上位机系统自动记录全部的温湿度数据和生产过程,便于日后的查阅和总结。因烟叶烘烤系统无法建立确切的数学模型,并且温湿度控制有着较大的耦合性。故系统设计使用了模糊自适应PID控制算法,并引入解耦部分,能够很好的解决被控对象的非线性和温湿度耦合现象。智能模糊算法和自适应PID的结合,不仅能优化控制系统的精度,还能提高其鲁棒性。系统按照三段式专家烘烤曲线或者用户自定义的烘烤曲线,通过算法计算后控制输出,即可实现控制。
【关键词】：CAN总线 模糊自适应PID 三段式曲线 STM32 自动化
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS43;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外的研究现状11-13
• 1.2.1 烟叶烘烤的三段式烘烤工艺11-12
• 1.2.2 烟叶烘烤设备的国内外发展现状12-13
• 1.3 不足分析与解决办法13-14
• 1.4 研究内容和全文安排14-15
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 全文安排14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 系统的总体方案设计16-21
• 2.1 控制系统的组成16
• 2.2 上位机编程环境的选择16-17
• 2.3 微型控制器的选型17-18
• 2.4 现场总线选取18-19
• 2.5 系统总体方案设计19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 控制系统的硬件电路设计21-35
• 3.1 微控器的复位及晶振电路21-22
• 3.2 JTAG接口电路22-23
• 3.3 信号采集电路设计23-24
• 3.4 人机接口电路设计24-29
• 3.4.1 按键输入电路24-26
• 3.4.2 LCD电路设计26-28
• 3.4.3 报警电路28-29
• 3.5 驱动电路29-30
• 3.6 CAN接口设计30-33
• 3.6.1 CAN控制器30-32
• 3.6.2 CAN收发器32-33
• 3.7 电源电路33-34
• 3.8 本章小结34-35
• 第4章 控制系统软件设计35-45
• 4.1 软件的整体控制流程35-36
• 4.2 软件开发语言和环境36-38
• 4.3 温湿度采集子程序38-39
• 4.4 按键处理子程序39-40
• 4.5 算法子程序40
• 4.6 语音报警子程序40-41
• 4.7 CAN通讯子程序41
• 4.8 上位机软件设计41-44
• 4.8.1 串口通讯模块42
• 4.8.2 数据库管理模块设计42-43
• 4.8.3 界面设计43-44
• 4.9 本章小结44-45
• 第5章 模糊PID算法研究45-68
• 5.1 模糊控制介绍45-47
• 5.1.1 模糊控制系统的基本组成45-46
• 5.1.2 模糊控制器的组成46-47
• 5.2 模糊控制器的设计47-53
• 5.2.1 模糊控制器设计的一般方法47
• 5.2.2 模糊控制器的输入变量和输出变量确定47-48
• 5.2.3 模糊控制规则的建立48-53
• 5.3 PID控制算法53-55
• 5.4 基于Fuzzy-PID的模糊控制器设计55-57
• 5.5 解耦控制的研究57-59
• 5.6 系统仿真验证59-66
• 5.6.1 Simulink与Fuzzy工具箱简介60-61
• 5.6.2 烟叶烘烤系统模糊控制器的设计61-64
• 5.6.3 Simulink仿真64-66
• 5.7 系统仿真结果66-67
• 5.8 小结67-68
• 总结68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 作者简介73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果73-74

【参考文献】

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本文编号：291622