论文研究-基于单片机的中央空调控制系统的设计 .pdf

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基于单片机的中央空调控制系统的设计,周晓飞,,随着智能建筑的快速发展,楼宇自动化系统也逐渐对建筑内的设备进行越来越科学、经济、合理的控制和管理,不仅能使大楼的功能、档
国武技论文在线 软件 变送器传感器4 A+经井关8E 显示婆端 邀千柳曰}时+反开丰手炒机构 碰盘动器器 將口 开关量输入 生产对象 十接口;十开关量输出 索时4操作p 通用外部设+}主机及操作台:挎口4! 外部通道 检测及变送+控訇家中 图空调系统硬件樵图 信号采集、分析处理和控制部分 此部分功能为实现数据采集并对采集的数据进行处理,输出相应的控制信号,它主要由 单片机完成 转换器完成对传感器信号的模数转换,并将数字量送入单片机由 完成数据分析、显示、存储等功能,并根据设定值和变化,计算杋根据已储存的控制策畩, 查表输出控制信号,完成模糊控制过程。开关量输入采用光电隔离,输出采用继电器隔 离,同时本系统由于既有模拟电路又有数字电路,因此数字地与模拟地要分开,最后只在一 点相连。 71HCF13 ■■■ 图3 主电路 信号转换部分 通过传感器得到被控点的温度、湿度和压力信号。由于电流信号便于远距离传输,提晑 了抗干扰性,所以均采用电流输出型传感器,以满足转换器对信号的要求,检测到的 信号送入转换器输入口相配输出信号送入转换器的数字信号输入端,使用运放组 成的比例放大器进行电压转换,输出模拟信号。开关量输入及申行接口均采用光电隔离。 国武技论文在线 W AC0809 HB 图A/D及D/A电路 伺服部分 此部分功能是执行相应的控制命令。单片机对采样数据的分析,开关量输出釆用继电 器隔离,输岀信号驱动继电器,控制风机、加湿器、凤阀、水阀等。 通信部分 此部分为控制器与人机界面的接口(也可以设计成与上位机数据通信,以增加传输距离, 实现远距离监控)这里采用液晶显示器MG12864-1,MGLS-12864共有两片H61202和 片D61203。内藏ID61202的液晶模块,它可直接与8位微处理器相联,与ID61203配合对液 品屏进行行、列驱动而H61203不与MU发生联系,只要提供电源就能产生行驱动信号和各种 同步信号。 MAX485接口芯片是 Maxim公司的RS-485接口芯片MAX85。该采用单一电源-5VT作,额 定电流为300μA,采用半双工通讯方式。它完成将T电平转换为RS-485电平的功能。MAX485 芯片的结构和引脚郴非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。MAⅩ485与A89C52的接口电 路如图5所小。 ppp P35 2728 RE+T PSET 图5 与 的接口电路 国武技论文在线 和端分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接吋需分别与单片 的和相连即可;和端分别为接收和发送的使能端,当为逻辑时 器件处于接收状态:当为逻辑时,器件处于发送状态,因为 工作在半双工 状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可;端和端分别为接收和发送 的差分信号端,当引脚的电平高于时,代表发送的数据为;当的电平低于端时 代表发送的数据为。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制 的 接收和发送即可。同时将和端之间加匹配电阻,一般可选9的电阻。 3模糊PID控制 3.1模糊的基木控制原理 模糊控制的实质是将基于专家知识的控制策略转换为自动控制的策略,是棖据人们的实 践经验总结岀若干条模糊控翎规则,并以此为依据由计算机实现控制。模煳控制系统是 以模糊规则调节参数的一种自适应控制系统。它是在一般控制系统基础上,加上一 个模糊控制规则环节,给出的是在不同实时状态下对参数的推理结果,其系统框图如图 所示。这种方法引入了人们调节控制器的经验,使控制器具有模糊控制的智能,比 固定参数的控制具有更优良的控制品质。 模糊推理 KKK 给定植 P△ PID控制器「对象 de/dt 图自适应模糊控制器结构 模糊控制器的参数整定原理和设计 设Kp、Kt、Kd分别表示的比例、积分和微分,模糊参数整定的实现原理是 找出这三个参数与偏差和偏差变化率亼之间的模糊关系。本文选取温度偏差 及温度偏差变化率亼作为模糊控制器的输入,在运行中通过不断检测和亼,再根 据模糊控制规则对三个参数进行修改,以满足不冋的和亼对控制器参数的不同要求, 参数整定必须考虑到在不同的和△时三个参数的作用以及相互之间的关联,使 被控对象有良好的、动静态性能,且计算量小,易于实现单片杋控制。 模糊控制器的设计主要是设定各输入输岀变量的模糊子集的隶属函数、模糊变量的量化 论域、模糊控制规则、输入输岀变量的比例变换因子等参数。将选取的温度偏差及温度 偏差变化率△量化在 之中偏差(或偏差变化率△)对应的模糊子集△ 分七档负人、(负中)、(负小)、(零) (正小) (正中)、 正人与此对应将偏差或偏差变化率亼分为级 假设Kn和K在预先确定的[K,,K,]和[K,,K,]范围内变化,则K,和 国武技论文在线 K可以归一化转换成和之间的参数K,和K K-K K-K K K 积分时间常数与微分时间常数之间的关系为T= 积分增益由下式计算可得: K K ald akd 结束语 随着生产技术水平的提高和自动化程度的日益提高,如何提高国有空调设备生产企业的 产品科技含量,同时为社会提供先进的控制设各和手段,实现信息集成和系统集成,对于企 业的发展、扩大市场的占有率和提高在市场的竞争能力是至关重要的。本文以基于单片机的 低成木的且具有自凵知识产权的中央空调控制系统设计出发,采用先进的控制算法,对中央 空调控制系统的设计进行了理论研究和实践。 参考文献 寿荣中等.空气调节技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1992 李群芳,张仕军,黄健.单片微型计算机与接口技术[M.北京:电子工业出版社,2005 何立民.M一51单片机应用系统设计系统配置与接凵技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,19 冯冬青,谢宋和等模糊智能控制[Ⅵ北京:北京化学工业出版社,2000 刘曙光,魏俊民,竺志超.模糊控制技术Ⅵ.北京:中国纺织出版社,2001

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2019-08-16
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