搜索
研究生学位论文开题报告研究课题智能PID温控仪的开发研究生姓名吴涛学号2009Y01350109专业电力电子与电力传动导师姓名孙德辉教授论文工作的起止时间2010.10——2012.062009年10月16日填写开题报告由研究生填写，一式二份（学院，研究生部）填表说明1．只有学籍状态为注册的研究生才允许开题，开题报告及其评审结果才能被认可。2．硕士学位论文开题报告封面及一至七项必须用计算机输入、打印。3．开题报告为A4大小，于左侧装订成册。硕士研究生应逐项认真填写，各栏空格不够时请自行加页。4．开题报告经指导教师审阅通过后，举行公开的开题报告答辩会。答辩会专家组由三名以上高级职称的专家（包括导师）组成，成员由各学院学术委员会确定。答辩后由专家组进行评审并给出成绩。答辩记录及成绩交研究生部备案。5．硕士研究生应在选题前阅读相关领域的中外文资料，并写出不少于5000字的文献综述报告，引用参考文献的篇数不得少于20篇。文献综述报告应反映国际和国内本领域的研究历史、现状和发展趋势。文献综述是开题报告的必要附件，开题报告通过后，一份由学院留存，一份由研究生部备案。6．“参考文献”著录书写顺序为：（1）文献是期刊时，其格式为：[序号]作者.文章题目.期刊名，年份，卷号，期号（若期刊无卷号，则为：年份、期号）页码。（2）文献是图书时，其格式为：[序号]作者.书名.出版地：出版社，出版年。一选题依据研究目的及意义现阶段在我国随着生活质量的提高，人民对温度采集和控制系统的要求也越来越高，作为科学实验，工业生产和人民生活中的重要参数之一，它具有非线性，强耦合，时变时滞等特性。目前大多数商场、宾馆、公共娱乐场所等都采用中央空调来调节温度，这就需要有精度较高的温度控制仪表来实时检测当前温度以便提高空调的利用率和更好的造福人民。本课题旨在开发一款由AVR单片机为底层核心器件结合智能PID控制算法的智能温度控制仪表。可以满足人民对温度控制的不同需求，相信随着人民生活质量的提高，该温度控制仪就要非常广阔的前景。国内外研究现状及发展趋势在温控领域，由于对控制精度要求不同，高精度的温度控制仪和普通的温度控制仪在很多地方有较大的差异。对温度精度的要求不同也决定了温度控制算法的不同。温度控制系统具有非线性，时滞性以及不确定性。单纯依靠传统的控制方式或现代控制方式都很难达到高质量的控制效果，而模糊控制方式通过经验中总结的控制方式对温度进行控制，可以有效地解决温度控制系统的非线性，时滞性以以及不确定性。传统的温度控制仪较多的采用模拟电路多采用继电器-接触器或者双向晶闸管进行模拟部分驱动制冷器件，但纯模拟电路温度控制仪在电路复杂度，控制精度，参数调整，动态调节等地方有很多不足之处，将智能PID控制算法应用于硬件电路中可以很好的解决这些问题。PID控制器由于优点众多被广泛应用于过程控制领域，但传统的PID具有算法具有控制精度不高，不稳定等很多缺点，采用高精度的智能PID参数自整定方法可以较好的实时改变温控仪的响应曲线。随着计算机测控技术在工业生产制造领域的普遍应用,温度参数的微机化测量与控制已成为必然趋势。但是传统的模拟小信号输出热电偶传感器在与计算机测控系统接口时需要经过信号放大调理、非线性校正、冷端补偿、模数转换、数字输出接口等一系列复杂的模拟与数字电路硬件设计过程及建表、查表、插值运算等复杂的软件编制过程不仅电路复杂,成本增加,而且系统可靠性也大为降低。本设计将采用一系列类似热电偶，热电阻等输入结合模块化电路设计使得输入信号都能转化为理想情况进入温控仪进行调节。温控仪的发展过程来看，第一代温控仪式定制开关控制，它是利用机械和电器开关，当系统温度达到实现设定的温度时，对加热源进行通断和控制，目前这张控制方式是在我国许多工厂的老式工业电炉中仍然被使用。由于这种控制方式是当系统温度上升至设定点时关断电源，当系统温度下降到设定点时开通电源，因而无法克服温度变化过程中的滞后性，只是系统温度波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温度控制。后来的第二代采用PID方式控制设备，它包括了采用逻辑电路的电动PID和微计算机软件PID控制调节方式。由于PID调节模型中考虑了系统的误差，误差变化及误差积累的三要素。因此其性能大大地由于第一代定制开关控制的温控仪。但随之而来的问题是PID的三个控制参数必须随着数学模型中的参数变化而变化为了克服这一缺陷，便有了第三地温控仪的产生即具有自适应性的PID算法研制的温控仪。智能温控仪体积小，成本低，智能化高，可以实时显示温度。可以作为大型电热锅炉的控制部分，也可以嵌入小型家用取暖设备，实现定温供暖，还可以用于洗浴设备的定温供暖等。可以给使用单位和个人带来极大的方便，是人民的生活更加舒适，造福人类。二研究内容1．完成基于AVR单片机的智能PID温控仪的开发，完成硬件电路的开发调试。2．完成智能PID算法部分，实现温控仪的基本功能。3．设计输入智能化模块，开发像热电偶，热电阻等一系列模块化输入，实现温控仪的产品化。三研究方案1．硬件系统结构框架硬件电路主要由电源模块，输入电路，输出电路，按键显示电路组成。ATmegal128电源模块按键LEDD/A转换电路输出超限报警A/D转换电路热电偶热电阻等硬件电路以ATmega128作为主控芯片，结合A/D,D/A转换模块和键盘显示模块构成本系统硬件电路的主体框架，另外我们还准备开发一系列输入模块以解决不同用户的需求。其中主控芯片ATmega128是一款高性能，低功耗的8位微处理器，它采用先进的RICS机构，128K字节系统内可编程Flash,4K字节的EEPROM,4K字节的SRAM,具有片内振荡器可编程看门狗定时器，SPI，JTAG接口等等，是一款性能强大性价比很好的单片机。A/D模块我们采用高速低功耗的十位串行模数转换芯片AD7810，它的外围电路很简单很适合应用于便携式仪表的等场合。D/A部分我们采用带有缓冲基准输入的双路10位电压输出数模转换芯片TLC5617。键盘显示部分我们采用CH451芯片进行驱动。它整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制的芯片，内置RC震荡电路，可以驱动8位数码管或64位LED，具有BCD译码，闪烁，移位等功能对于用户对温控仪的不同需求有很好的应变能力。四研究工作进度安排2010.10－2010.11查阅资料，完成硬件基本电路的设计和简单调试。2010.12—2011.01在设计好的硬件基础上完成显示部分的调试。2011.02—2011.04深入学习PID控制算法。2011.05—2011.10将PID控制算法移植到硬件电路上，实现温控仪的基本功能。2011.11—2012.02完善已开发的温控仪，并发表一篇小论文。2012.03—2012.05完成学位论文的撰写工作五预期研究成果1．设计出稳定的硬件电路。满足客户对温控仪的基本操作。2．实现PID算法的移植，达到温控仪的精确控制。3．开发一系列输入模块。满足不同用户的应用。六本课题创新之处1．实现PID算法在温控仪中完美应用。2．设计不同输入模块，满足多用户的要求。七研究基础1.与本课题有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩。（1）阅读了大量相关的文献资料。（2）对主控芯片有一定的应用基础，对PID算法有一定了解。（3）硬件电路设计已经基本成型。2.已具备的实验条件，尚缺少的实验条件和解决的途径（包括利用实验室和主要仪器设备的计划与落实情况），以及对其他单位的协作要求。已经具备了研究课题所需要的软硬件条件。尚缺少一些开发时间产品的经验。3.研究经费预算计划和落实情况（按研究阶段分别列出材料费、化验检测费、加工费、差旅费及其他费用）。各个阶段的具体费用适情况而定，没有严格的数目预算。。硕士学位论文开题报告评审表学号2009Y01350109姓名吴涛导师姓名孙德辉所在学院机电工程学院专业电力电子与电力传动选题名称智能PID温控仪的开发学位论文是否已被批准为涉密论文□是□否课题经费来源开题报告时间是否同意开题（导师意见）专家组成员姓名职称工作单位签字组长组员答辩会专家组评审意见：考核成绩（合格、不合格）组长签字：年月日责任教授签字年月日系主任签字年月日学院院长签字（学院公章）年月日研究生部审查意见：年月日学校审查意见：年月日注：文献综述附后（统一用A4纸打印）