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1、嵌入式ARM平臺下溫度控制器研究與開發(fā)李輝，等嵌入式ARM平臺下溫度控制器研究與開發(fā)ResearchandDevelopmentoftheTemperatureControllerBasedonEmbeddedARMPlatfOrm李據(jù)1，2餳固帥1彭逐曰91，2(上海電力學(xué)院自動化工程學(xué)院1，上海200090；上海發(fā)電過程智能管控工程技術(shù)研究中心2，上海200090)摘要：為了滿足工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備溫度控制的需求，以ARMCortex—M3處理器STM32F107和嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)wC／OS一Ⅱ為基礎(chǔ)，設(shè)計開發(fā)了嵌入式溫度控制器，給出了控制器的硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計流程。硬件上
2、可實(shí)現(xiàn)熱電阻和熱電偶信號的采集、溫度控制、串1：3和以太網(wǎng)通信、I￡D顯示等功能；軟件上移植了trC／OS—H嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)控制算法。實(shí)驗表明，該溫度控制器使用MCP—PID溫度控制算法測試，控制效果較好，無超調(diào)。關(guān)鍵詞：ARM溫度控制器熱電偶電阻爐trC／OS一Ⅱ多容慣性中圖分類號：TH一3；TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10．16086／j．cnki．issnl000一0380．201603023Abstract：hordertomeetthedemandfortemperaturecontrolofindustrialfielddevices-a
3、embeddedtemperaturecontrollerbasedonARMCortex—MBprocessorSTM32F107andembeddedreal—timeoperatingsystemp,C／OS—IIisdesignedanddeveloped-theschemeofhardwaredesignandflowdia鯽ofsoftwaredesigna咒given．Inthehal'awarepart-thefunctionsofsignalacquisitionforthermalresistanceandthermoeouple，temperaturec
4、ontrol-serialportandEthemetcommunicationandIA2Ddisplayaleachieved．InthesoftwarepartIthep,C／OS一11embeddedrealtimeoperatingsystemistransplantedforeasilyreali洳gvariousalgorithmsofadvancedcontrol姆rimm8．TheexperimentsshowthatthecontroleffectoftemperaturecontrollerbasedonMCP—PIDtemperaturecontrol
5、algorithmisbetterandwithoutovershoot．Ke阿ords：ARMTemperamrecontrollerThermocoupleResistancefurnacetrC／O$一HMulti—capacityinertia0引言在電力、冶金等重要領(lǐng)域，溫度的準(zhǔn)確測量和控制是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，比如在火電廠的生產(chǎn)過程中，準(zhǔn)確控制鍋爐主汽溫度可以有效確保機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性?。目前國外的溫度控制器發(fā)展很快，像美國、日本等國家所生產(chǎn)的溫度控制儀表大都具有適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境能力強(qiáng)、控制算法先進(jìn)、控制精度高等特點(diǎn)呤]。國內(nèi)所做的溫度控制器主要是采用單片機(jī)進(jìn)行
6、控制，但隨著現(xiàn)代控制及智能控制理論的發(fā)展，這種基于單片機(jī)的溫度控制器已經(jīng)漸漸不能滿足在復(fù)雜環(huán)境下仍具有較好控制性能指標(biāo)的要求H’。本文所設(shè)計的溫度控制器采用基于ARMCortex—M3內(nèi)核的微處理器進(jìn)行開發(fā)，由于其RAM較上海市自然科學(xué)基金資助項目(編號：15ZRl417500)；上海市科學(xué)技術(shù)委員會工程技術(shù)研究中心項目(編號：14DZ2251loo)。修改稿收到日期：2015一lO—lO。第一作者李輝(1979一)，男，2008年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)系統(tǒng)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，剮教授；主要從事新能濼發(fā)電、微電網(wǎng)控嗣、嵌入武系統(tǒng)等方面的研究?！蹲詣踊瘍x表》第37卷第3期2016年3月
7、大、外設(shè)較多、主頻相對較高等特點(diǎn)，可方便地移植先進(jìn)溫度控制算法，研發(fā)出的溫度控制器可根據(jù)其動態(tài)性能指標(biāo)對被控對象溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，魯棒性較好，功耗較低‘4—5
8、。1系統(tǒng)總體設(shè)計方案本文提出的溫度控制器以ARMCortex微控制器為主控核心，通過溫度采集模塊、加熱裝置及驅(qū)動電路構(gòu)成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)總體控制結(jié)構(gòu)圖如圖1所示?；镜目販卦頌椋和ㄟ^鍵盤輸入溫度的設(shè)定值，溫度采集模塊采集被控對象的溫度，兩者做偏差后送人ARM微控制器中；由溫度控制算法得到輸出控制量，通過PWM輸出或者D／A轉(zhuǎn)換得到適合加熱裝置
