基于ARM的高楼恒压供水控制器的研究与开发

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近年来,随着我国城市化进程的不断加快,城市居民对住房的需求量呈现逐年激增的态势,随之而来的是居民区的不断扩建与改造,楼房层数的不断增加,致使城市居民用水难的问题越来越突出,原有的自来水管网的压力难以维系居民对用水的需求,为居民生活带来极大的不便。因此,如何提供一套安全、可靠、高质量的生活恒压供水控制器以保证高层建筑的恒压供水已经成为国内外研究的主要课题。鉴于此,本文将具备良好节能性、可靠性的变频调速技术引入到供水系统,结合有效的控制算法,研究和设计了高楼恒压供水控制器。本文在充分了解高楼恒压供水系统的研究背景,国内外恒压供水系统的研究现状,以及目前市场上流行的几种变频恒压供水控制系统的基础上,确立了以通用变频器与PID控制器相结合的总体方案,将控制电路设计成以LM3S1138为核心的独立控制器,安置于变频器的外部,同时增加了PID参数的自整定功能;并分别对控制器中主控制器模块、输入输出模块、液晶显示模块、键盘输入模块、E2PROM模块、日历时钟模块、与上位机通信模块进行了硬件设计,以及对系统主程序、按键处理子程序、显示子程序的软件设计,并制作供水控制器样机。另外,在设计中引入了可靠的抗干扰技术,有效地提高了系统的稳定性。本文使用C语言编制了基于ARM的模糊自整定PID子程序,通过调用该子程序,来实现对压力偏差值的运算。鉴于供水系统是一个复杂的具有滞延的系统,各环节存在非线性和时变性,难以对被控对象确定精确的数学模型,提出一种将模糊控制与PID控制相结合的恒压供水控制方案,使二者的动态响应与稳态响应相互补充。利用MATLAB工具,对改进的PID自整定算法以及PID控制器进行仿真,通过仿真结果来确定PID参数自整定的效果,仿真结果说明了将模糊控制与PID控制相结合时,系统响应曲线没有超调,系统的建立时间比较短,抗干扰能力强,是一种鲁棒性很强的控制器。最后,通过对控制器样机的调试,来进一步完善所设计控制器的功能,以满足用户需求。
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