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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。
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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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