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微波基于FUZZYPID微波加热智能制约系统

收藏本文 2024-01-24 点赞:6028 浏览:19382 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:微波加热是微波能运用的一门新技术,由于微波具有特有的内热效应,可以实现对物质的内部分子直接加热,克服物料的“冷中心”,实现均匀、快速地加热,节能环保,且易于自动制约,由此微波加热技术现已广泛的运用于工业、农业以及医疗卫生等诸多领域。随着微波能加热技术运用的不断进展,微波输出功率的精度测量和智能化制约成为微波技术拓宽运用的关键技术,通过对加热物料温度的监测并反馈送给核心处理器计算出制约量来实现微波输出功率大小的制约是目前微波加热制约最流行可靠的制约策略。由此温度制约的效果直接影响到整个系统的制约精度,本论文针对微波加热的特点以及温度制约具有的非线性、时变性、滞后性等特点,难以建立精确的数学模型,采取自适应FUZZY-PID的制约算法,以被加热物料的温度为监测对象设计了一套频率为2450MHZ的微波加热温度的智能制约系统。该系统以工业微波加热器为制约对象,采取STC12C5A60S2单片机为核心处理器,结合自适应FUZZY-PID算法设计了一套能够实时监测温度和调节微波输出功率的制约系统,通过单片机实现串级FUZZY-PID算法构成智能制约系统的核心部分,单片机的硬件定时器产生延时制约脉冲信号作用于双向可控硅,精确制约其导通时间和PWM脉冲宽度,辅以电路通过对温度的实时监测并反馈给制约器来实现智能制约磁控管阳极的初级电压的有效值,以而通过制约磁控管的阳极高压来转变微波输出功率,进而实现对被加热物质的温度的调节;其实质上是一个温度闭环反馈制约系统,温度传感器置于微波场中监测被加热物料的温度情况,通过监测被加热物料温度的变化并送给核心处理器,结合自适应FUZZY-PID算法计算出制约参数量,制约参数量作用于微波的产生系统调节微波的输出功率的大小。整个系统的稳定性好,制约精确、效率高,有效克服了传统PID算法超调量大,参数调整复杂的缺点,既利用了模糊制约无需建立精确数学模型的优点克服了系统中有着的非线性不足,又利用PID算法克服了在偏差趋于零时,模糊制约可能产生的震荡和稳态误差。二者有机结合非常适用于完成被加热物质的温度与微波辐射功率联系复杂的微波加热系统的智能制约,现已广泛运用于工业生产中。关键词:微波加热论文温度智能制约论文磁控管论文FUZZY-PID算法论文

    摘要3-4

    Abstract4-6

    目录6-8

    第一章 绪论8-12

    1.1 课题探讨背景及作用8-9

    1.2 微波加热制约系统的进展近况9-10

    1.3 本论文探讨的主要内容10-12

    第二章 微波加热概述12-30

    2.1 微波的概念及特点12-13

    2.1.1 微波的概念12

    2.1.2 微波的基本特点12-13

    2.2 微波加热的原理及其特点13-15

    2.2.1 微波加热的基本原理13-14

    2.2.2 微波加热的特点14-15

    2.3 微波加热系统15-22

    2.3.1 微波加热系统组成15-22

    2.3.1.1 微波发生器15-17

    2.3.1.2 微波传输装置17-20

    2.3.1.3 微波运用器20-22

    2.4 微波加热系统制约案例比较22-30

    2.4.1 微波输出恒定功率调节平均功率的原理22-23

    2.4.2 微波输出功率连续可调制约原理23-27

    2.4.3 制约案例的选取27-30

    第三章 微波加热系统硬件电路30-48

    3.1 微波加热系统总体设计30-31

    3.2 微处理器的选择31-32

    3.3 温度检测电路32-38

    3.3.1 传感器的选取32-33

    3.3.2 热电偶测温原理33-35

    3.3.3 温度信号的采集35-37

    3.3.3.1 MAX6675工作原理及特点35-36

    3.3.3.2 SPI串行接口36-37

    3.3.4 MAX6675与单片机接口电路37-38

    3.4 温度制约电路设计38-40

    3.4.1 MOC3061介绍38-39

    3.4.2 过零同步脉冲电路39

    3.4.3 功率驱动电路39-40

    3.5 串口通信40-41

    3.6 时钟电路41-43

    3.6.1 DS12887介绍41-42

    3.6.2 DS12887的制约寄存器与状态寄存器42-43

    3.6.3 时钟电路设计43

    3.7 键盘显示电路43-46

    3.7.1 键盘电路设计43-44

    3.7.2 显示电路设计44-46

    3.8 报警和看门狗电路46-47

    3.9 硬件抗干扰设计47-48

    第四章 微波加热系统软件设计48-64

    4.1 系统软件设计主程序49-50

    4.2 温度检测程序设计50-52

    4.3 键盘输入及液晶显示程序52-55

    4.4 计时程序设计55-57

    4.5 中断怎么写作程序设计57-61

    4.5.1 定时器0中断57-58

    4.5.2 串口通信模块58-59

    4.5.3 外部中断模块59-61

    4.6 制约算法程序61

    4.7 输出制约模块的软件实现61-64

    第五章 微波加热系统制约算法64-80

    5.1 PID制约算法64-69

    5.1.1 PID制约算法基本原理64-67

    5.1.2 采样周期的选择67

    5.1.3 PID制约算法的参数整定67-69

    5.2 模糊制约69-71

    5.2.1 模糊制约器的设计70

    5.2.2 模糊制约整定PID参数70-71

    5.3 自适应FUZZY-PID制约算法71-76

    5.3.1 自适应模糊整定PID参数71-76

    5.4 系统制约算法的选取及其仿真浅析76-80

    第六章 实验浅析及总结展望80-84

    6.1 实验结果及其浅析80-82

    6.2 论文总结82

    6.3 论文展望82-84

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