嵌入式智能pid控制器的研究与开发

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1、摘要PID控制是最早发展起来的控制策略之一，迄今为止，大多数工业控制回路仍然应用着结构简单、鲁棒性强的PID控制或改进型PID控制策略。控制器的性能直接关系到生产过程的平稳高效运行以及产品的最终质量，因此控制系统的设计主要体现在PID控制器参数的整定上。随着计算机技术的飞跃发展和智能计算理论渗透到自动控制领域，为PID控制器参数的整定提供了新的方法和途径。模糊控制模拟人脑的思维方式，能处理客观世界的非精确和非线性信息，具有很强的抗干扰能力，采用模糊控制来产生PID控制器参数的变化值，使PID控制器的参数具有自适应性和鲁棒性。在基本PID控

2、制的基础上，采用了从自然界生物群体智能行为发展而来的遗传算法、人工免疫算法和粒子群算法来进行PID控制器参数的整定，并进行了相关理论分析和算法收敛性证明。从遗传算法、免疫克隆选择算法、模糊免疫算法和改进的微粒群算法的PID参数整定仿真结果来看，对控制对象的函数没有连续、可微等要求，且算法的结果不依赖于PID参数初值的选取，能取得比较满意的PID控制器参数。以改进的微粒群算法整定PID控制器参数方法为基础，设计了一种嵌入式自整定PID控制器。在硬件方面，选用三星公司的S3C44BOX芯片作为了PID参数自整定器的控制芯片，其内部集成了一个8

3、路10位A／D转换器和LCD控制器，双电源供电。由于S3C44BOX没有集成RAM和ROM，因此外扩了SMBSDRAM和2MBNORFLASHROM作为系统的RAM和ROM。在人机对话方面，系统扩展了320x240的触摸屏。软件方面，详细介绍了嵌入式实时系统uC／OS—II在S3C44BOX上的移植过程；在uC／OS．II框架下，把应用程序模块化，分成多个任务来共同完成PID参数自整定算法。1蛩[57】表【6】参【11l】关键词：PID控制器；鲁棒性；智能计算；免疫算法；微粒群算法安徽理工大学硕士论文AbstractPIDcontroli

4、soneofthedevelopedfirstlycontrolstrategies．Uptonow,PIDcontrolandimprovedPIDcontrolstrategieshavebeenwidelyusedinindustrialcontrolsystemforitssimplestructureandstrongrobustness．n地performanceofcontrollersdirectlyimqueneethequalitiesofproducingprocessandproducts．Therefore，tu

5、ningparametersofPIDcontrolleristhemostimportantstepinthecontrolsystemdesign．Withthequickdevelopmentofcomputertechnologyandthepenetrationofintelligencecomputationsinautomaticconlxolfield,theysupportnewwaysandapproachesfortuningparametersofPIDcontroller．Fuzzycontrolsimulate

6、sthehumanthinking．whichisabletodeal诵ththeimpreciseandnonlinearinformationintheobjectivewodd．Atthesametime，itpossessestheabilityofanti-jamming．Inthisthesis，fuzzycontrolisusedtoproducethechangeofparametersofPIDcontroller,whichmakesPIDcontrollerself-adaptiveandrobust．Ontheba

7、sisofthebasicPIDcontrol，GAalgorithm，AIalgorithmandPSOalgorithm，whicharefromtheintelligentbehaviorofthanaturalbeings，areappliedtotuningparametersofPIDcontroller．Therelatedtheoryanalysisandconvergenceproofaredone．FromtheresultsofPIDcontroller,itisnotnecessarytobecontinuousa

8、nddifferentiableforthefunctionofcontrolobject．Moreover,theeffectoftuningparametersissatisfied,wh