基于單片機(jī)高精度恒溫模糊控制系統(tǒng)的 研究與設(shè)計開題報告

1、南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目基于單片機(jī)高精度恒溫模糊控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計系 部自動化系專 業(yè)自動化學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 畢設(shè)地點南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2013年 3月 4 日1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫15002000字左右的文獻(xiàn)綜述：1.1模糊控制在自動控制中，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個共同的特點，即控制器的綜合設(shè)計都要建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型(如微分方程等)的基礎(chǔ)上，但是在實際工業(yè)生產(chǎn)中，很多系統(tǒng)的影響因素很多，十分復(fù)雜。建立精確的數(shù)學(xué)模型特別困難，甚至是不可能的。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重

2、大，模糊控制不用建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)，參考現(xiàn)場操作人員的運行經(jīng)驗，就可對系統(tǒng)進(jìn)行實時控制。模糊控制實際上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的的控制能方便地解決工業(yè)領(lǐng)域常見的非線性、時變、在滯后、強(qiáng)耦合、變結(jié)構(gòu)、結(jié)束條件苛刻等復(fù)雜問題?？删幊炭刂破饕云涓呖煽啃浴⒕幊谭奖?、耐惡劣環(huán)境、功能強(qiáng)大等特性很好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題，這兩者的結(jié)合，可在實際工程中廣泛應(yīng)用。所謂模糊控制，其定義是是以模糊數(shù)學(xué)作為理論基礎(chǔ)，以人的控制經(jīng)驗作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算法的一種控制。模糊

3、控制具有以下突出特點：(1)模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關(guān)專家的知識，在設(shè)計中不需要建立被控對象的精確的數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計簡單，便于應(yīng)用。(2)由工業(yè)過程的定性認(rèn)識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取，動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。 (3)基于模型的控制算法及系統(tǒng)設(shè)計方法，由于出發(fā)點和性能指標(biāo)的不同，容易導(dǎo)致較大差異；但一個系統(tǒng)語言控制規(guī)則卻具有相對的獨立性，利用這些控制規(guī)律間的模糊連接，容易找到折中的選擇，使控制效果優(yōu)于常規(guī)控制器。(4)模糊控制是基于

4、啟發(fā)性的知識及語言決策規(guī)則設(shè)計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有一定的智能水平。 (5)模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時變及純滯后系統(tǒng)的控制。 由于有著諸多優(yōu)點，模糊理論在控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1.2溫度控制系統(tǒng)的應(yīng)用溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以

5、建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實用 ,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的pid控制方式,但pid控制對象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動因素不明確時,參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。而采用數(shù)字溫度傳感器ds18b20，因其內(nèi)部集成了a/d轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器ds18b20只用一個引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于ds18b20芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線

6、就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器ds18b20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器ds18b20進(jìn)行范圍的溫度檢測。1.3 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置電路板電路板，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將

7、造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇：（1）智能儀器（2）工業(yè)控制（3）網(wǎng)絡(luò)和通信（4）設(shè)備領(lǐng)域（5）模塊化系統(tǒng)（6）汽車電子參考文獻(xiàn)1 王成華，王友仁，胡志忠. 現(xiàn)代電子技術(shù)基礎(chǔ)m. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2005.2 王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)m.第五版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20093 陳杰，黃鴻.傳感器與檢測技術(shù)m.北京：高等教育出版社，20024 沈建華，楊艷琴. msp430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實踐m.北京：清華大學(xué)出版社，20085

8、 曾光奇，胡均安，王東，劉春玲.模糊控制理論與工程應(yīng)用.華中科技大學(xué)出版社，20086 章衛(wèi)國，楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用 西北工業(yè)大學(xué)出版社，20042. 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要研究或解決的問題和擬采用的方法：2.1畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要研究或解決的問題研究基于單片機(jī)高精度恒溫模糊控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計，要求（1）了解模糊控制的控制方法，能很好的運用其方法控制溫度的變化，達(dá)到恒溫控制的效果。（2）對電路、模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)、傳感器及其編程有深入的研究，能運用其知識實現(xiàn)精確的溫度控制。2.2預(yù)期成果：（1）以單片機(jī)為核心控制器，研究模糊控制算法，可以實現(xiàn)精確的恒溫控制。（2）設(shè)計單片機(jī)與上位機(jī)的通信軟件，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度控制和溫度顯示的功能。2.3擬采用的研究方法（1）利用protues 的仿真軟件實現(xiàn)單片機(jī)精確控制溫度的模擬，通過虛擬儀器觀察波形并分析方案可行性。