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智能恒温培养振荡器的研究
2013-03-22 15:11:41 益择发布摘 要
本文阐述了智能恒温培养振荡器的电气控制系统的软件和硬件的设计。它主要包括恒温箱体的温度控制和电机的变频调速控制以及USB数据下载功能，实现了仪器的智能化。温度控制是整个设计的核心。在温度控制中，根据实际需要，采用AVR ATmega128单片机、铂电阻PT1OO构成温度采集系统，使其在硬件上能达到很高的精度。通过采用自校正模糊控制与数字PID控制相结合控制算法的方法，可使温控精度在4~60℃范围内达到
，并可实现温度设定值的循环可调。为了提高精度，本设计还利用软件对测量精度进行自校准；在变频调速控制中，主要以AVR ATMega128单片机为核心，采用PWM型变频调速使电机在30~600rpm连续可调。此外，设计中还加入了光电隔离措施及电机过流自动保护和超限报警功能，以增强系统的安全性能。在USB通信模块中，主要以CH375B为核心，实现系统全程温度、数据、时间等信息的数据存储和传输，以便供上位机成图软件使用。
本文依据实际工程背景，针对系统的总体结构及硬件设计、控制算法等关键问题进行了探讨。首先，按照系统提出的技术要求，依据可靠性高、实用性强、操作方便的设计原则，合理设计了温控系统和变频调速系统的总体结构。在对系统温度控制算法实现过程中，通过软件设计提高运算精度，通过硬件设计改善系统的测控精度，使该控制策略具有良好的控制精度和很强的鲁棒性，实验结果表明该设计完全达到了系统要求的技术指标。其次，针对系统的加热/制冷过程的复杂性，如时变特性和时滞特性，基于温控算法对控制策略进行了自寻优设计，大大增强系统对被控对象自适应性能。
关键词: 单片机，PID，模糊控制，温度控制，变频，自校正，USB通信
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