焓差实验室测控系统的设计与实现

发布时间：2017-04-28 11:07

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【摘要】：现代建筑使用越来越多的高密封性建筑材料,使得室内空气质量状况不断下降。新风换气系统得到越来越广泛应用。新风换气系统各项参数指标,对于科研及产品性能具较高的参考价值,一般通过焓差实验室测试获取。普通焓差室无法用于新风换气机的性能测试,因此有必要构建能够用于新风换气机测试的焓差实验室。焓差实验室测控系统的性能直接影响了实验数据的可靠性及准确性,同时性能优越的测控系统使得科研活动变的方便而有效。本课题以某学院在建焓差实验室项目为平台,以科研、实用和经济为目的,对焓差实验室的测控系统进行了设计实现,并采用了方案比较分析的方法,对以下内容进行了设计与实现：对焓差实验室的工作原理及结构进行分析和研究,根据实验室的特点对测控系统的架构体系进行分析设计。系统架构采用了分散控制、集中管理的设计思想；课题采用了嵌入式控制器方案,并根据系统功能需求对嵌入式控制器的软硬件进行了设计和实现,同时利用LabVIEW开发上位机软件；采用多线程的软件设计方案实现控制器多任务处理,这不仅能够提高程序的运行效率同时能够增加系统的可靠性；吸收结合CAN和Modbus协议两者的特点,设计了适用于嵌入式控制器与上位机之间的通信协议；通过对房间温度控制模型的分析,分析比较现有算法,提出采用模糊PID控制算法。并对普通PID和模糊PID的控制效果进行了仿真对比,从仿真结果可看出模糊PID的优越性。课题采用以ARM9为核心的硬件基础,以Linux操作系统为平台,并结合LabVIEW图形编程软件实现了焓差实验室测控系统的设计。为焓差实验室提供了高效、可靠、方便、经济的测控系统解决方案,这对于系统方案的推广应用和科学研究具有重要的意义。
【关键词】：焓差实验室 嵌入式控制器 LabVIEW 温度控制 模糊PID
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题的背景及意义10-11
• 1.3 焓差实验室测控系统发展现状11-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 焓差室检测原理及测控方案设计14-29
• 2.1 实验室概述14-15
• 2.2 检测原理15-17
• 2.3 实验室系统结构17-21
• 2.3.1 系统结构17
• 2.3.2 测试设备及工况描述17-18
• 2.3.3 主要设备18-20
• 2.3.4 技术规格20-21
• 2.4 测控系统概述21
• 2.5 系统架构设计21-22
• 2.6 系统架构各层功能分析及器件选择设计22-28
• 2.6.1 现场设备层22-26
• 2.6.2 过程控制层26-27
• 2.6.3 操作管理层27
• 2.6.4 系统通信架构设计27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 嵌入式控制器硬件架构及软件架构设计29-50
• 3.1 硬件架构设计29-35
• 3.1.1 核心板30-31
• 3.1.2 通信接口31-33
• 3.1.3 电源及复位电路33-35
• 3.2 软件架构设计35-49
• 3.2.1 嵌入式软件运行平台35-36
• 3.2.2 应用软件设计36-42
• 3.2.3 Modbus协议实现42-47
• 3.2.4 上位机与控制器之间应用层通信协议设计实现47-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 基于LABVIEW的上位机监控软件设计50-57
• 4.1 监控软件设计开发工具选择与分析50-51
• 4.2 监控软件功能及界面结构51-54
• 4.2.1 软件功能分析51-52
• 4.2.2 系统界面设计52-54
• 4.3 采用VISA组件设计开发通信程序54-55
• 4.4 协议解析部分的程序设计55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 控制算法选择及模糊PID算法设计57-69
• 5.1 控制算法比较分析57-59
• 5.1.1 传统PID及其局限性57
• 5.1.2 先进的控制算法57-58
• 5.1.3 模糊PID58-59
• 5.2 实验室环境控制及控制算法设计59-68
• 5.2.1 房间环境控制59-61
• 5.2.2 模糊PID算法设计61-65
• 5.2.3 仿真分析65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-70
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况75-76
• 附录Ⅰ 控制器原理图76-81
• 附录Ⅱ 模糊算法模块程序81-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尹梦舒;冯常;;一种基于CAN总线的汽车仪表显示设计[J];机械;2015年12期

2 刘芳;;计算机软件开发中JAVA编程语言的应用价值[J];电子技术与软件工程;2015年13期

3 王克亮;;监控组态软件的相关技术发展趋势[J];山东工业技术;2015年01期

4 侯宁;费树岷;;基于预测函数算法的陶瓷烧成窑炉温度控制研究[J];计算机与现代化;2014年11期

5 莫姣荣;;基于模糊PID算法的中央空调温度控制系统设计[J];电子世界;2014年18期

6 陈坤;李征涛;肖庭庭;王一恒;于文远;;焓差实验室节能控制系统研究[J];能源工程;2014年04期

7 陈进;刘仕杰;李桥;王泽杰;;基于力控的焓差室空调器性能测试监控系统[J];计算机测量与控制;2014年04期

8 张日楠;张九根;魏少

本文编号：332692