基于自抗扰控制器的智能温控仪表设计

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1、摘要自抗扰控制器(ADRC)不依赖于被控对象精确的数学模型，具有控制算法简单、鲁棒性强、抗干扰能力强等优点，已经在磁悬浮系统、卫星姿态控制、导弹飞行姿态控制系统、坦克火控系统及惯性导航等科研专案中得到了广泛应用，引起了控制工程界专家、学者的广泛关注；但是常规的自抗扰控制器必须有工程人员根据经验，手动进行参数的调节，这对于经常使用自抗扰控制器的用户，十分的不方便，限制了自抗扰控制器的发展与应用。本课题研究的目的就是基于嵌入式系统，设计出一种能够自整定参数的基于自抗扰器的温控仪表满足工业生产需要。本文详细地阐述了智能温控仪表的硬件设计、u

2、C／OS．II操作系统移植、驱动程序设计、温控算法设计等内容。硬件电路是实现温度控制仪表各项功能的基础和载体；操作系统平台和驱动程序设计屏蔽了硬件细节，对于一个算法工程师来说，即使不了解硬件知识，也可以方便的像调用操作系统的API函数一样调用硬件资源，设计各种控制算法。在深入分析和研究自抗扰控制器和专家控制系统的基础上，本课题设计了一种专家自抗扰控制器：知识库中包含能够控制一大类温度对象的十套自抗扰控制器参数和控制规则集；推理机是专家自抗扰控制器设计的核心，在对温度对象基本特征参数分析的基础上，通过查询知识库中的控制规则集获得十套自抗

3、扰控制器参数中的最佳的控制策略(控制效果最优的一套自抗扰控制器参数)；最后将获得的最佳的控制策略实施到基于自抗扰控制器的温度控制系统中，达到对不确定温度对象控温的目的。本课题所设计的基于专家白抗扰控制器的温控仪表在电烤箱、保温箱等多个温度对象上进行了测试，获得了比较满意的控制效果，相信不远的将来，用户界面友好、安装操作方便、温控效果好的基于专家自抗扰控制器的商品化的智能温控仪表将会出现。关键词：智能温控仪表；自抗扰控制器；不确定温度对象；专家自抗扰控制器；知识库；推理机设计AbstraetAbstractWiththemeritofs

4、implealgorithm，strongrobustnessandanti-interferencecapabilitytheADRC(theAutoDisturbanceRejectionController)notrelyingontheaccuratemathmodeofcontrolledplanthasbeenextensiveuseonthemagneticlevitationssystem，satelliteattitudecontrol，attitudecontrolsystemofmissile，tankfire—

5、controllingsystem，inertialnavigation，SOithasbeencaughttheattentionofControlExpertsandScholars．ButtheapplicationofADRCiscircumscribedbecausetheparameterregulationofregulatoryADRCisverydifficult．T}1isthesisaimsatdevelopingahighperformanceADRCtemperaturecontrolinstrument，w

6、hichCanturnADRCparametersautomatically，tomeettherequirementsinindustrialcontrolfields．Thehardware，portingofuC／OS—II，driverdesignandalgorithmdesignaredescribedinthispaper．Thecircuitdesignisfunctionofsoftwarerealization．Algorithmdesignbecomeseasilywithdiverandoperatingsys

7、tem，hardwareresourceCanbeusedbyAPIfunction．AnexpertADRCisdesignedinthisthesisthroughanalyzingtheprincipleofADRCandtheexpertcontrolsystem．TheIntelligentControllercontrolsuncertaintemperatureplantsbyimplementingthemostsuitablecontrolstrategyofADRCwhichisobtainedinreasonin

8、gmachinebyanalyzingthebasiccharacteristicsoftemperatureplantandsearchingthecontrolrulesintheknowledgebase．T11e