針對傳統(tǒng)電阻爐溫控系統(tǒng)受時滯長、慣性大和非線性等因素影響而普遍存在超調(diào)量大和調(diào)節(jié)時間長等問題,設(shè)計了一種基于ARM的嵌入式自適應(yīng)溫度控制系統(tǒng).采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID自適應(yīng)控制器對溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制,提出了模糊Smith預(yù)估補(bǔ)償控制方法來消除純滯后系統(tǒng)的超調(diào)并提高穩(wěn)定性,并將該方法與傳統(tǒng)PID和模糊PID的控制方法進(jìn)行了比較.結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電阻爐溫度的快速和準(zhǔn)確控制.相對于其他兩種方法,該方法在系統(tǒng)超調(diào)和調(diào)節(jié)時間方面有極大提高,增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性,具有較好的工程應(yīng)用前景.

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【部分圖文】：

圖1 系統(tǒng)總體框圖

本文設(shè)計的電阻爐溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1所示，主要包含了實(shí)時溫度數(shù)據(jù)的A/D采集和液晶顯示、制冷和加熱裝置以及驅(qū)動、上位機(jī)通訊模塊、JTAG調(diào)試接口、報警和復(fù)位設(shè)備、ARM處理器等部分．1.2微處理器

圖2 自適應(yīng)的預(yù)估補(bǔ)償

由于Smith預(yù)估補(bǔ)償對模型偏差比較敏感，為了消除模型參數(shù)不匹配的影響，通過在模糊Smith補(bǔ)償模型的基礎(chǔ)之上附加除法器環(huán)節(jié)、乘法器環(huán)節(jié)和前導(dǎo)微分環(huán)節(jié)來對其增益進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償[12]，其原理如圖2所示．這三個環(huán)節(jié)共同作用，由補(bǔ)償模型與信號之間的偏差得到用于校正預(yù)估的增益，實(shí)現(xiàn)自適....

圖3 500℃目標(biāo)溫度時三種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)模糊PID控制和傳統(tǒng)PID控制均存在精度不高、超調(diào)量較大、調(diào)節(jié)時間較長的問題，而本文方法則可以克服系統(tǒng)的時滯和慣性影響，實(shí)現(xiàn)溫度的快速、準(zhǔn)確和穩(wěn)定控制．圖4800℃目標(biāo)溫度時三種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4 800℃目標(biāo)溫度時三種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3500℃目標(biāo)溫度時三種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果4結(jié)論

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