基于can总线的智能仪表的研究 图文.doc

基于can总线的智能仪表的研究_图文东华大学硕士学位论文基于CAN总线的智能仪表的研究姓名:吴金国申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:王坚20070301基于CAN总线的智能仪表的研究摘要在工业生产中,温度、流量、转速都是常用的主要被控参数。由于控制机理不同,相应的控制仪表也相差很大。近年来,随着电子技术的发展,数字控制器逐渐取代模拟控制器,将单片机应用到工业仪表中的现象越来越普遍,通过对单片机编程,可轻松实现各种复杂控制算法,并达到良好的效果。传统的控制算法往往采用PID控制,PID控制以其控制结构简单,参数容易调整而得到广泛应用,但对于大滞后、非线性被控对象,其动态响应往往得不到满足。近年来,各种智能算法层出不穷,将这些智能算法加入到控制器中可实现对对象的良好控制。传统仪表往往独立使用,检测控制没有形成系统,随着现场总线技术的发展,将工业仪表网络化、节点智能化是一种趋势。针对上述状况,本课题提出的基于CAN总线的智能仪表,通过由单片机构成的控制器,结合不同的外围硬件电路,采用智能控制算法,分别实现对温度、流量、转速的智能控制,并对各种智能算法的效果进行了仿真与比较,通过现场总线CAN,将仪表连接起来,结合上位机,形成仪表网络,可在控制室中观察到现场仪表状况。本文在分析现有总线的协议、稳定性以及通用性等方面的基础上,提出了基于CAN总线的控制系统。该系统采用上位机和基于CAN总线的智能仪表来构建。采用CAN总线网络通信模块SJAl000实现监控主站与底层智能仪表的连接,而仪表作为从站放置在现场。基于CAN总线的控制仪表采用89C51单片机及SJAl000网络专用协议芯片设计,实现了数据采集、显示、键盘输入以及越限报警等功能,并且设计了CAN总线接口,能方便的将仪表接入现场总线网络。对于不同的控制对象,在详细分析其控制特性后,设计出有不同传感器、执行机构组成的硬件模块,与单片机相结合,组成不同的控制方案,可以很好地实现对温度、流速、转速的控制。控制算法方面,在研究PID控制方法的基础上,研究了PID参数的自整定,在结合二维模糊控制器和自适应PID控制器两者的优点基础上,提出模糊自适应PID控制的方法对控制算法进行了改进;对PID控制器、模糊自适应PID控制器分别进行了研究,并对控制模型进行了仿真分析。文中给出了该控制系统的可行性分析、整体控制方案、软硬件设计,其中包括了部分电路图和各个模块的软件设计流程图。软件部分的程序清单详见程序文本。最后还对本控制系统的实时在线仿真进行说明,仿真的结果证明了对温度、流速、转速达到精确控制的可行性。关键词:现场总线,CAN,模糊控制,PID参数自整定,,智能仪表TheResearchofInteIlectuaIControIMeterBasedonCANABSTRACTDuringtheindustryproduction,thetemperature、,,asthedeVelopmentoftheelectronics,thedig“alcontrollersgraduallyreplacetheanalogcontrollers,ingmoreandmoreuniVersal,byprogrammingonthesinglechipmicroprocessor,wecaneasilyachieVesomedifficultcontr01arithmetic,,itwaswidelyusedbecauseofitssimplecontrolstructureandeasilyadjusteda曙uments,butforsomebiglateandnonlinearobjects,,lotsofl(indofintellectcontrolarithmeticarefoundout,