基于FPGA九點控制器的溫度控制系統(tǒng).pdf

1、九點控制器是一種新型智能控制器，是根據(jù)系統(tǒng)的偏差和偏差變化率進行控制的，不必預(yù)知控制系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活方便、易于實現(xiàn)、適應(yīng)性強等特點。目前，片上控制器設(shè)計正在成為芯片應(yīng)用的新熱點。在控制器實現(xiàn)方式上，微處理器由于參與了代碼的運行控制，相對運算速度不夠快、復(fù)位不夠可靠、有產(chǎn)生程序計數(shù)器跑飛的風(fēng)險，而FPGA技術(shù)的應(yīng)用解決了這些問題。以FPGA為開發(fā)平臺，設(shè)計九點控制器，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，具有現(xiàn)實意義。

2、 論文針對爐溫控制對象的模型，研究FPGA開發(fā)技術(shù)，提出在FPGA設(shè)計溫控系統(tǒng)中采用九點控制器的智能算法實現(xiàn)系統(tǒng)的溫度控制設(shè)計。依據(jù)九點控制器的控制策略，將系統(tǒng)偏差、偏差變化率及控制域的工況形成一種邏輯關(guān)聯(lián)的控制關(guān)系。FPGA在算法設(shè)計中，引入四個輔助變量，降低了復(fù)雜邏輯判斷過程。以高溫加熱爐為控制對象，在分析了對象數(shù)學(xué)模型特征的基礎(chǔ)上，忽略三個無關(guān)工況，只選取六個工況作為有效參數(shù)，使FPGA頂層電路結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化。將工況輸出K0引入偏差

3、的動態(tài)控制，有效消除了輸出波動，改善了控制器的穩(wěn)態(tài)性能。在控制系統(tǒng)構(gòu)成上，以Altera的Cyclone系列FPGA為核心部件，應(yīng)用QuartusⅡ圖形輸入與Verilog：HDL相結(jié)合進行FPGA設(shè)計；以K型熱電偶為測溫傳感器、SBWR溫度變送器為變送模塊、MAX197為12位AD轉(zhuǎn)換器件實現(xiàn)對溫度信號的測量和處理；通過PWM方式實現(xiàn)對GJ10-W交流固態(tài)繼電器的通斷控制，從而調(diào)節(jié)加熱爐的加熱功率，實現(xiàn)對被控對象的溫度控制；設(shè)計了實時