【硕士论文】基于ARM的智能PID控制系统.pdf

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1、中文摘要中文摘要摘要：比例．积分．微分(PID)是过程控制中最常用的一种控制算法。算法简单而且容易理解，应用十分广泛。但由于应用领域的不同，功能上差别很大，系统的控制要求及关心的控制对象也不相同。数字PID控制比连续PID控制更为优越，因为计算机程序的灵活性，很容易克服连续PID控制中存在的问题，经修正而得到更完善的数字PID算法。本文以三相全控整流桥阻性负载为实际电路，控制主电路电压，旨在提出一种智能数字PID控制系统的设计思路，并给出了详细的硬件设计及初步软件设计思路。PID控制系统采用高性能、低功耗的ARM微处理器$3C4480作为核心处理单元，内部的10位ADC作为信号采集模块，采用了

2、矩阵键盘和640*480的液晶作为人机接口；串口作为通信模块实现了上位机的监控。采用芯片内部自带的PWM模块，输出16MHzPWM信号并经过一阶低通滤波器得到0～'5V的控制信号用于触发主电路控制器，实现PID整定。软件方面，分析和研究了uC／OSII的内核源码，实现了其在32位微处理器上的移植，作为管理各个子程序执行的系统软件。选用了图形处理软件uC／GUI用于完成LCD显示及控制。PID算法采用了增量式数字PID算法，采用规～化算法进行参数选取。上位机部分采用了C样语言进行编写。另外，采用了RTC(RealTimeClock)作为系统时钟，可以实现系统的定时运行、定时模式切换等。在上位机上

3、也可以方便的控制程序的执行，实现远程监控。在论文的最后详细的介绍了智能PID控制系统在三相全控桥主电路中的具体应用。总结了调试中遇到的问题，对今后工作中需要进一步改善和探索的地方进行了展望。关键词：PID控N；ARM；uC／OS分类号：TP216+．1；TM934．73；TM932北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACT：ThePDcontroIiSthemostcommoncontrolalgorithm．Becauseofitsrelativelysimplestructurewhichcaneasilybeunderstoodandimplementedinpractic

4、e，iswidelyappliedinindustry．However,therealemanydifferentapplications、)Iritlldifferentperformancerequirements，andthecontrolledobject．ThepurposeofthispaperistopresentthedesignofaintelligentPIDcontrolsystem，detailedinformationofbothhardwareandsoftwareiscontained．Anditisappliedinthree-phasefullbridgeci

5、rcuitandprovedexcellentperformance，andthereisalargespaceoffurtherapplication．ThehardwareoftheintelligentPIDcontrollerusestheARMcoreS3C44BOXastheCPU'I，Omodulecontains4幸4matrixkeyboardsand640木480LCDandUART,thesignalissampledbytheinternal10bitsADCmoduleoftheCPU．ThePWMisused勰theoutputfunction．叽5vcontrol

6、signalisobtainedbylowpassfilteranditisconnectedtothetriggermoduleofthemaincircuit．Tl地embeddedrealtimeoperatingkerneluC／OSIIisadoptedasthemainpartofthesystemsoftware，theGUIsoftwalepackageisusedtomanageinputandoutput，theincrementalPIDalgorithmisselectedforcalculation．111euC／OSIImanagestheofeachtask，an

7、duC／GUIisforLCDandrunningresponsibledisplaykeyboardsscanning．ThePCendsoftwareisdesignedusingC撑．RTCisadoptedassystemclock,taskscanstartattimeorshiftmode，thePCendsoW,valecanbeusedtospecificmonitorthesta