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基于ARM+FPGA的真空凍干控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-10-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

GSM模塊實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線監(jiān)測(cè),本地PC可用于遠(yuǎn)程控制,網(wǎng)絡(luò)PC可擴(kuò)展為正在興起的網(wǎng)絡(luò)控制。嵌入式微處理器的選擇。由于該真空干燥系統(tǒng)要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算,需要較強(qiáng)的控制能力,需要有較多的USART接口,同時(shí)要有ADC轉(zhuǎn)換功能、LCD觸摸屏、USB口等,在微處理器選擇上,普通的8位、16位單片機(jī)已難以勝任,因此32位的嵌入式微處理器是比較好的選擇。本系統(tǒng)選擇INTEL PAX270,是一款基于32位Xscale核心的高性能、工業(yè)級(jí)的32位RISC微控制器,它具有極低的功耗,LCD控制器(最大支持64K色STN和1256K色TFT)提供1通道LCD專用DMA,8通道10比特ADC和觸摸屏接口,3通道UART(IrDA1.0,16字節(jié)TxFIFO,和16字節(jié)RX FIFO)/2通道SPI,2端口USB主機(jī)/1端口USB設(shè)備(1.1版),PWM通道(4路輸出),以及多達(dá)119個(gè)中斷源,這款微控制器特別適合自動(dòng)化應(yīng)用,并適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制和故障維護(hù)等應(yīng)用領(lǐng)域。
器件的選擇。由于該系統(tǒng)包括了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn),需要大量RAM空間來(lái)保存中間參數(shù)和查表計(jì)算,同時(shí)還需要大量的通用I/O接口,用于輸入輸出模塊以及快速響應(yīng)精確的PWM調(diào)制功能,因此用是比較好的選擇。這里選擇Altera公司推出的低成本Cyclone系列,型號(hào)為EP2C20。EP2C20內(nèi)部有18752i邏輯單元,52個(gè)M4K RAM塊,共計(jì)239K位RAM,26個(gè)嵌入式18*18乘法器,4個(gè)鎖相環(huán),資源非常豐富,可滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191907.htm


2 溫度與真空度控制模型
2.1 恒溫或按某預(yù)定溫度曲線的控制模型
溫度控制模型如圖2所示。溫度控制采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制模型,設(shè)定值和測(cè)定值經(jīng)過(guò)模糊劃分后,同時(shí)送入神經(jīng)模糊控制網(wǎng)絡(luò),生成模糊控制子集,通過(guò)轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生。PWM脈寬調(diào)制用的頻率值與占空比,然后生成PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)電力電子器件,電源輸出給紅外石英管,對(duì)真空箱進(jìn)行加熱。通過(guò)溫度傳感器及調(diào)整電路,形成溫度值和溫度變化率,根據(jù)溫度值和溫度變化率控制器對(duì)輸出頻率和占空比進(jìn)行調(diào)整。

2.2 恒真空度或按某預(yù)定真空曲線的控制模型
真空度的控制模型與上述溫度控制模型結(jié)構(gòu)相似,不同的是神經(jīng)模糊控制網(wǎng)絡(luò)的輸出不是直接用于電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng),而是把輸出的頻率量轉(zhuǎn)換成變頻器的遠(yuǎn)程控制信號(hào),通過(guò)RS485接口控制變頻器的啟動(dòng)、停止和頻率設(shè)置,如圖3所示。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇與仿真
根據(jù)上述控制模型,比較成熟的BP網(wǎng)絡(luò)選擇的控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。神經(jīng)模糊控制器在輸入/輸出參量的選擇,以及模糊論域和模糊子集的確定方面,與一般的模糊控制器沒(méi)有什么區(qū)別,只是在推理手段上引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

以真空度控制為例來(lái)驗(yàn)證控制模型的精確程度。令x1~x7為輸入真空度的模糊子集,x8~x14為輸入真空度變化的模糊子集,y1~y8為輸出空置量的模糊子集,從表1可以看出,共有16條控制規(guī)則。例如,當(dāng)真空度為合適,變化率為零時(shí),抽空時(shí)間應(yīng)該為短,這個(gè)樣本可以表示為:



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