基于ARM的小型制冷系统的智能测控系统研究

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近年来,随着嵌入式技术的不断成熟,基于ARM微控制器的控制系统已经越来越多地在工业控制领域得以应用。而随着人们对生活质量的不断提升,小型制冷系统的应用已经非常普及,人们对其效果及功能上的要求也越来越高。将ARM运用于小型制冷系统中,实现制冷智能化,能够极大地满足人们的生活生产的需求。  本文以火天食品机械公司生产的陈列柜为原型,构建了基于陈列柜的嵌入式智能测控系统,包括陈列柜的冷负荷计算、设备选型参数计算、智能控制器的设计、人机界面设计,以及基于ARM的嵌入式测控系统设计,主要针对能量调节的关键部件电子膨胀阀做了较为深入的仿真实验。  制冷系统中包含大量的热传递以及制冷剂流动过程,具有很强的非线性特性,不宜采用传统PID对其进行控制,应该采用对系统数学模型要求不高的模糊控制策略。在电子膨胀阀的Fuzzy-PID控制器设计过程中,提出根据温差变化率实现控制器软切换,并针对电子膨胀阀数学模型在MATLAB中进行了仿真实验。对比实验结果表明,Fuzzy-PID控制器可以很好地结合Fuzzy控制器的快速性以及PID控制器的无偏性,可以使流量调节快速、稳定、准确,较为充分体现了模糊控制的优越性。另外,将卡尔曼滤波理论引入模糊控制器对其进行优化,有效地消除了由于模糊控制器规则和隶属度函数不够精细而引起的系统波动和突变。  整个测控系统开发是以STM32为核心,运用μ C/OS-Ⅱ实现了集人机界面、模糊控制、温度采集、指示灯闪烁等任务为一体的多任务系统嵌入式系统。其中,人机界面采用结构体的思想,使整个软件系统得以优化。温度采集电路则是基于Pt100温度传感器,配以相应的放大电路进行设计。
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