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温泉水温智能监控系统

作 者: 杨恒玲
导 师: 胡燕瑜
学 校: 中南大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 温泉池 温度监控 多点恒温 无线通信 模糊PID
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


为了使不同功能的温泉池发挥最佳疗效以及降低功耗,温泉度假村必须对每一个温泉池的水温进行监控,让多点不同温度需求的温泉池在设定的温度值进行恒温保持。以往的温泉水温检测都是采用人工检测和控制,这种方式不仅劳动强度高,而且对温度变化时无法精确控制,所以必须对温泉的水温控制方式进行改进,来降低劳动强度及提高控制精度。如果采用一般温度远程监控所采用的有线控制,那么需要对温泉度假村重新布线,施工劳动强度大,投资大。我首先通过对地热应用于温泉养生的工艺过程分析,结合水温控制原理与实现过程,提出了一主多从式、主从站之间无线数据传输、从站能实现中继的控制方案;以AT89S51单片机为控制核心,并与变频器、数字温度传感器DS18B20、无线射频模块和液晶显示相结合的硬件设计结构。通过对主站及各从站的通信协议的设定,以及各从站智能控制算法的软件编写,实现对疗养场所内每个温泉池的温度的变化情况进行实时监控,使各池水温达到其设定值的恒温。控制中针对传统控制系统的缺点,采用模糊控制与PID控制相结合的模糊PID算法,克服了系统大惯性和时滞等因素的影响,并且利用MATLAB工具对算法进行辅助设计。通过对监控系统的模拟实验与分析,表明引入模糊PID算法的水温控制系统能满足既定的控制要求,控制器响应快,超调量小,精度高。带中继功能的无线通信协议对从站扩展性强,传输效率高,从而为温泉度假村的科学管理化、控制自动化水平的提高奠定了基础,对提高温泉水温控制系统的工作效率有实际推广价值。该系统不仅可以用于多点温度控制,而且可以推广到其他领域,具有广泛的应用前景。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题提出的背景及研究的意义  7-9
  1.2 温泉水温监控系统发展现状  9-12
  1.3 本课题研究内容  12-13
第二章 温泉水温监控系统总体设计  13-20
  2.1 水温控制原理  13-15
  2.2 水温监控系统总体设计  15-18
  2.3 器件的选型  18-19
  2.4 小结  19-20
第三章 温泉水温模糊PID控制方法  20-39
  3.1 被控对象模型  20-21
  3.2 模糊PID控制原理  21-29
    3.2.1 PID控制原理  21-24
    3.2.2 模糊控制  24-28
    3.2.3 模糊PID控制温度的原理  28-29
  3.3 监控系统模糊PID控制器设计  29-38
    3.3.1 模糊化  29-31
    3.3.2 控制规则设计  31-34
    3.3.3 模糊控制决策表设计  34-36
    3.3.4 仿真结果分析  36-38
  3.4 小结  38-39
第四章 温泉水温监控系统设计  39-57
  4.1 监控系统主要硬件设计  39-48
    4.1.1 电源电路  39-40
    4.1.2 复位电路  40
    4.1.3 温度采集端电路  40-43
    4.1.4 液晶显示电路  43-45
    4.1.5 无线收发电路  45-47
    4.1.6 电机控制部分电路  47
    4.1.7 键盘电路  47-48
  4.2 监控系统主要程序设计  48-56
    4.2.1 主站主程序设计  48-50
    4.2.2 从站主程序设计  50-51
    4.2.3 温度测量子程序  51-52
    4.2.4 模糊PID算法子程序  52-55
    4.2.5 无线串行通信协议  55-56
  4.3 小结  56-57
第五章 系统调试分析  57-60
  5.1 温度信号采集调试  57
  5.2 无线通信模块调试  57-58
  5.3 系统控制算法的模拟试验  58-59
  5.4 小结  59-60
第六章 结束语  60-62
  6.1 完成的主要工作  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-66
附录 硬件原理图  66-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间主要的研究成果  68
  发表和完成的论文  68

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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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