基于模糊PID的烟叶烤房控制系统设计.pdf

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都啁儒郭曰月僧学位论文使用授权声明日期:甓嘣录尤原创性声明日期:加晁暝鹿θ本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者:本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。●
摘要烟叶烘烤是按照一定的烘烤工艺控制烤房内的温度和湿度条件,使烟叶受热失水,并在烟叶内部发生一系列的生理和生化反应,最终获得具有一定的颜色、香气和化学品质的成品烟叶的生产过程。在烤烟型香烟的生产中,烟叶烘烤过程是决定产品质量的关键环节。目前国内外对密集式烟叶烤房的自动化控制已经有了一定的研究,并出现了一些商业化的控制系统。但是这些控制系统大都基于传统的刂扑惴ǎ无法解决烘烤系统的时变性和温湿度耦合的问题,控制精度不理想;此外这些系统在自动化程度和系统集散管理方面也不完善,仍然需要进行研究和改进。本文针对现有烟叶烤房温湿度控制系统中存在的问题,在系统规划、控制算法、硬件设计和软件设计上做出了一定改进:在系统规划方面,建立了基于无线通讯的局域网络,并引入系统集散管理软件,实现了集散花的生产监控和信息管理。通过建立集散管理系统,可以实时在线观测各个烤房的工作状态,并对烘烤生产过程进行数据记录,便于科学地分析管理整个生产流程。在这一过程中,针对多机轮询通讯方式存在滞后的问题,提出并实现了基于任务的串口通讯模式,提高了系统的反应速度。控制方法方面,通过对被控对象和生产流程的特点进行分析,找出了影响控制效果的原因在于系统的时变性和温湿度耦合。针对系统时变性的特点,将模糊技术引入烟叶烤房温湿度控制系统,结合刂菩纬闪四:允视控制算法,提高了系统的鲁棒性和控制精度。针对系统中温湿度耦合的问题,通过分析常见的解耦算法,在系统中引入了基于前馈算法的解耦环节,实现了对温湿度的解耦,进一步提高了系统控制效果。系统仿真和生产实践的结果证明,使用模糊刂扑惴ê徒怦钏惴ㄖ螅桃犊痉靠刂葡低车目刂菩Ч显优于原有系统,烟叶生产的合格率和优秀率都有大幅提升。硬件设计方面,完成了热电偶温度采集、加热与排湿控制输出、按键与显示、串口通讯等电路设计,并引入了一定的硬件抗干扰措施。软件设计方面,完成了单片机控制程序和系统集散管理程序,前者主要包括系统温度采集、键盘显示、模糊自适应刂啤⑶袄〗怦睢⒋谕ㄑ兜茸/
程序,后者包括串口收发、数据的图形显示、文件管理、历史数据查询等多个程序模块。生产实践证明,改进后的系统在控制精度,自动化程度和集成化程度方面都明显优于原有系统,烟叶的生产质量和生产效率具有显著提升,工人劳动强度得到了降低。关键词:烟叶烘烤模糊自适应袄〗怦摘要
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目录⋯⋯⋯.........“...⋯⋯⋯.....⋯⋯⋯⋯..摘要⋯..⋯⋯⋯...⋯⋯⋯..⋯...⋯⋯⋯⋯⋯..髀郏侍夥治鲇胨惴ㄑ芯俊目录研究目的和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯烟叶烘烤生产现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.问题分析与解决途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..论文的主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯被控对象的研究与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯模糊自适应惴ㄑ芯坑胧迪謓酗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯....:允视控制算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...:刂扑惴ā...............................................
刂浦斩擞布杓啤刂浦斩巳砑杓啤解耦环节的研究与实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯..算法验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..功能分析与整体规划⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.微控制器的选取‘∞谩温湿度检测电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.控制输出电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯串口通讯电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯按键与显示电路设计嘲⋯⋯⋯⋯⋯