基于達(dá)林算法的嬰兒培養(yǎng)箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文-資料下載頁
2025-06-27 21:30本頁面
【正文】 C11C13+12V VCC220V~ 12V~INR1910KR2010KR2110K+5VP17P16P13P14P15VCCGND1Vin2OV 3+V 4B0505SR22240C1535uFVCC1本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8最常見的按鍵電路大致有兩種：一對(duì)一的直接連接和動(dòng)態(tài)掃描的矩陣式連接。一對(duì)一的直接連接就是一個(gè)按鍵直接對(duì)應(yīng)一個(gè) CPU 的輸入口，這樣的電路簡(jiǎn)單直接，一個(gè)按鍵獨(dú)占一個(gè)端口，在按鍵數(shù)量較少端口數(shù)量富裕時(shí)可以直接使用。 但很多場(chǎng)合需要的按鍵數(shù)比較多，必須使用矩陣式的按鍵連接。矩陣鍵盤是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組，在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。使用矩陣式的按鍵連接可以大大的節(jié)約 I/O 接口的占用，如圖 按鍵電路圖圖 按鍵電路圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件主要包括：溫度的采樣和處理、控制計(jì)算、控制輸出、中斷、顯示、調(diào)節(jié)參數(shù)修改、溫度設(shè)定及修改。其中控制算法采用最小拍無紋波控制算法，以達(dá)到更好的控制效果。 考慮到電加熱爐是一個(gè)非線性、時(shí)變和分布參數(shù)系統(tǒng)，所以本文采用一種新型的智能控制算法。它充分吸取數(shù)學(xué)和自動(dòng)控制理論成果，與定性知識(shí)相結(jié)合，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，在實(shí)時(shí)控制中取得較好的成果。其中，系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 系統(tǒng)流程圖圖 系統(tǒng)流程圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10 基于達(dá)林算法的嬰兒培養(yǎng)箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)林算法中 D(z)的基本形式 設(shè)被控對(duì)象為帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)或二階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)分別為： （41） （42） 其中 為被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)， 為被控對(duì)象的純延遲時(shí)間，為了簡(jiǎn)化，設(shè)其為采樣周期的整數(shù)倍，即 N 為正整數(shù)。 由于大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即 ，其中 由于一般控制對(duì)象均與一個(gè)零階保持器相串聯(lián)，所以相應(yīng)的整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)是 （43）于是數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為 （44） D(z)可由計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。由上式可知，它與被控對(duì)象有關(guān)。下面分別對(duì)一階或二階純滯后環(huán)節(jié)進(jìn)行討論。 一階慣性環(huán)節(jié)的大林算法的 D(z)基本形式 當(dāng)被控對(duì)象是帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)時(shí)，由式（41）的傳遞函數(shù)可知，其脈沖傳遞函數(shù)為 ：本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11將此式代入（24） ，可得 （45 ） 式中：T——采樣周期： ———被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)； ———閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。 二階慣性環(huán)節(jié)達(dá)林算法的 D(z)基本形式 當(dāng)被控對(duì)象為帶有純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)時(shí)，由式（41）的傳遞函數(shù)可知，其脈沖傳遞函數(shù)為 其中， 將式 G(z)代入式（23）即可求出數(shù)字控制器的模型： （4本科生課程設(shè)計(jì)（論文）126） 由此，我們可以設(shè)計(jì)出控制器的傳遞函數(shù)，利用 MATLAB 工具在SIMULINK 里畫出整個(gè)控制系統(tǒng)，給定一個(gè)階躍信號(hào)就可得到整個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。 控制過程控制過程：手動(dòng)輸入一個(gè)溫度設(shè)定值，需要調(diào)用鍵盤掃描子程序，再由傳感器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度值，調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)處理，調(diào)用溫度控制子程序來實(shí)現(xiàn)溫度控制，調(diào)用顯示子程序?qū)⑻幚砗蟮慕Y(jié)果送 LCD 顯示。在使用鍵盤時(shí)，要考慮鍵盤的去抖問題，消抖處理有硬件和軟件兩種方法：硬件消抖是利用加抖動(dòng)電路濾避免產(chǎn)生抖動(dòng)信號(hào)；軟件消抖是利用數(shù)字濾波技術(shù)來消除抖動(dòng)。我們采用軟件的方法，利用主程序循環(huán)掃描，主程序每循環(huán)一次掃描到的鍵值相同時(shí)，則說明是某鍵按下。如圖 系統(tǒng)控制過程圖圖 系統(tǒng)控制過程圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13第 5 章 系統(tǒng)測(cè)試與分析/實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析對(duì)設(shè)定傳遞函數(shù)進(jìn)行基于達(dá)林算法系統(tǒng)仿真。如圖 系統(tǒng)仿真圖圖 系統(tǒng)仿真圖該系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)用單位階躍響應(yīng)曲線法求取，為了方便運(yùn)算取整可得，設(shè)給定的溫度為 100 攝氏度，采用達(dá)林控制算法其 simulink 仿真圖如 51 所示。選用 PI 控制器對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行控制，并整定其參數(shù)，得到仿真圖形如 52 所示。從圖形中可以看出對(duì)于大滯后系統(tǒng)采用達(dá)林算法能使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差，超調(diào)為零，調(diào)解時(shí)間也很小，控制效果很好。而采用普通 PID 控制雖然超調(diào)量?jī)H為 10%，但調(diào)解時(shí)間很長(zhǎng)，不利于控制。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)嬰兒培養(yǎng)箱是對(duì)新生兒培養(yǎng)、護(hù)理及治療的一種醫(yī)療設(shè)備，可為早產(chǎn)兒、體重偏低、病危兒等發(fā)育不良新生兒創(chuàng)造一個(gè)溫濕度適宜的環(huán)境，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為控制器，設(shè)計(jì)相應(yīng)的輸入輸出通道，控制算法采用達(dá)林算法，對(duì)培養(yǎng)箱的溫度加以控制，能達(dá)到期望的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，兩位 LED 顯示溫度值。本課程設(shè)計(jì)通過單片機(jī)，利用溫度濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過單片機(jī)的大林算法運(yùn)算，控制輸出，從而達(dá)到了基本恒定的溫度控制輸出需求，滿足了嬰兒的正常生理需要。并且符合課程設(shè)計(jì)的要求。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15參考文獻(xiàn)[1] 梅麗鳳 .單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社，2022：1948，8193[2] . 傳感技術(shù)與應(yīng)用[M]，長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2022：4556[3] ，北京：高等教育出版社，2022：126135[4] ，北京：冶金工業(yè)出版社, 1981：2540[5] ，北京： 科學(xué)之友, 2022, 07 ：2728[6] 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，北京：北京航空航天出版社， [7] LED 顯示接口技術(shù)，長(zhǎng)江職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，(4)：1824 [8] 89C51 和 89C2051 點(diǎn)陣 LED 圖文顯示，工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用 2022，(4)：555[9] ，電子制作, 2022, (01)：6466[10] 劉昆山. 用單片機(jī)控制一個(gè) LED，電子制作, 2022, (02) ：5861[11] 俞榮 . ,機(jī)械管理開發(fā), 2022, (01): 201204[12] 何立民. 我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展， 電子報(bào), 2022,(09):0107[13] 袁龍..MCS51 系列單片機(jī)指令快速記憶法， 電子報(bào), 2022,（011）:515
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