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基于Cortex-M3和μC/OS-Ⅱ智能PID控制器设计

作　者: 李葱龙
导　师: 李树华
学　校: 内蒙古大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: PID μC/OS-Ⅱ ARM Cortex-M3 智能控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


目前,工业自动化系统应用普及,在绝大多数工业控制中,例如过程控制、运动控制、速度伺服控制以及位置伺服控制,使用最多的控制方法一般是PID控制。虽然当前控制理论和控制技术在信息技术、集成电路制造技术高速发展的推动下有了很大的发展。例如自适应控制、神经网络和模糊控制以及最优控制等很多现代控制方法都得到广泛的应用,但是智能PID控制仍然是一种稳定的、可靠的、实现简单的、使用广泛的控制方法。针对目前在电力系统运营中,电力调整器在工业控制过程中不能有效的的、精准的、实时的为负载提供稳定的电压、电流和功率。基于上述存在的问题,提出了一种基于电力调整器的嵌入式智能控制设计方案。本论文设计了一种基于Cortex-M3和μC/OS-Ⅱ为核心的智能PID控制器,详细地介绍了系统的设计过程和实现方法,其主要功能是对下位机反馈信号进行智能PID调节,使电力调整器以恒功率、恒压、恒流输出。文章首先介绍了PID算法,然后具体研究了智能控制器工作原理,最后给出控制器硬件电路设计方案和软件编程的方法。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 引言  10-13
  1.1 课题的研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11
  1.3 本文研究的主要内容  11-13
第二章 可编程控制器概述  13-15
  2.1 可编程控制器定义  13
  2.2 可编程控制器的发展过程  13-14
  2.3 可编程控制器的特点  14-15
第三章 PID控制简介  15-20
  3.1 PID控制原理  15-18
    3.1.1 模拟PID控制系统  15-17
    3.1.2 数字PID控制系统  17-18
  3.2 数字PID算法  18-20
    3.2.1 位置式PID算法  18-19
    3.2.2 增量式PID算法  19-20
第四章 可编程控制器系统控制总体设计  20-22
  4.1 系统总体框架组成  20-21
  4.2 系统功能的实现和要求  21
  4.3 系统工作过程  21-22
第五章 系统硬件电路设计  22-35
  5.1 单片机核心电路设计  22-24
    5.1.1 系统需求分析  22-23
    5.1.2 嵌入式微处理器的选择  23-24
  5.2 LM3S1138最小系统  24-29
    5.2.1 电源电路设计  25-26
    5.2.2 时钟电路设计  26-27
    5.2.3 复位电路设计  27-28
    5.2.4 JTAG接口电路设计  28-29
  5.3 人机交流接口设计  29-31
    5.3.1 键盘输入电路  29-30
    5.3.2 LED显示电路  30-31
  5.4 内部FLASH存储器  31
  5.5 USB接口电路  31-32
  5.6 RS-485通信  32-33
  5.7 A/D及D/A接口电路  33-35
    5.7.1 ADC模块  33-34
    5.7.2 DAC模块  34-35
第六章 系统软件设计  35-58
  6.1 实时操作系统的移植  35-40
    6.1.1 μC/OS-Ⅱ概述  35
    6.1.2 μC/OS-Ⅱ的特点  35-37
    6.1.3 μC/OS-Ⅱ移植  37-40
  6.2 软件总体结构设计  40-43
    6.2.1 系统任务结构  40-41
    6.2.2 主程序流程设计  41-43
  6.3 子程序任务设计  43-49
    6.3.1 D/A转换任务  43-44
    6.3.2 USB转换任务  44-45
    6.3.3 键盘扫描任务  45-46
    6.3.4 RS-485通信任务  46-47
    6.3.5 LED显示任务  47-49
  6.4 PID算法在LM3S1138开发板中的移植研究  49-53
    6.4.1 PID算法程序  49-50
    6.4.2 PID算法移植  50-53
  6.5 开发环境与系统调试  53-58
    6.5.1 开发环境简介  53-54
    6.5.2 系统调试方法  54-58
第七章 总结展望  58-60
  7.1 总结  58
  7.2 展望  58-60
参考文献  60-62
附录1 硬件电路图  62-63
附录2 PID控制算法程序  63-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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