本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式Linux的恒壓計(jì)量泵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 計(jì)量泵 恒壓 S3C2440 Linux 模糊PID

【摘要】：計(jì)量泵是一種具有恒壓和恒流兩種工作模式的精密實(shí)驗(yàn)裝置，廣泛應(yīng)用于石油、化工、計(jì)量等科研領(lǐng)域。在石油、煤層氣等能源的模擬開(kāi)采實(shí)驗(yàn)中，精密計(jì)量泵是模擬地殼流體動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)裝置。目前，國(guó)內(nèi)計(jì)量泵處于恒壓工作模式時(shí)控制精度低，難以滿(mǎn)足當(dāng)代科研實(shí)驗(yàn)的需求。相比而言，國(guó)外的同類(lèi)產(chǎn)品功能完善、性能良好，但價(jià)格昂貴。針對(duì)當(dāng)前這一狀況，我國(guó)自主研制一種高性能、低成本的恒壓計(jì)量泵以滿(mǎn)足相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)的科研需求具有重要意義。為了解決這一問(wèn)題，本文將嵌入式技術(shù)引入精密計(jì)量泵，提出一種基于ARM處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的恒壓計(jì)量泵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。嵌入式技術(shù)是將當(dāng)代計(jì)算機(jī)控制、通信、網(wǎng)絡(luò)以及電子等先進(jìn)技術(shù)與具體研究對(duì)象相結(jié)合的新興技術(shù)。近年來(lái)，該技術(shù)已被越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。 首先，，本文介紹了計(jì)量泵的相關(guān)背景，探討了計(jì)量泵恒壓控制的研究現(xiàn)狀，并對(duì)嵌入式系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單闡述。 其次，仔細(xì)分析了計(jì)量泵恒壓工作原理，并根據(jù)其工作原理和功能需求制定了控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。該方案選擇以嵌入式ARM處理器為系統(tǒng)的主控核心，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 然后，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序�？刂葡到y(tǒng)的硬件以S3C2440芯片為控制核心并采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)主控芯片的外圍接口擴(kuò)展硬件電路，采用具有細(xì)分控制技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器和S3C2440芯片的PWM定時(shí)器實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精密控制，從而提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。軟件設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容包括：嵌入式Linux的定制和移植，根據(jù)所使用硬件外設(shè)開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)Qt/Embedded工具實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互界面，并針對(duì)傳統(tǒng)PID控制算法的局限性，采用模糊PID智能控制算法完成計(jì)量泵恒壓輸出的精密控制。 最后，簡(jiǎn)單介紹了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建和調(diào)試過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了系統(tǒng)恒壓工作的有效性，并與傳統(tǒng)PID控制算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模糊PID控制比PID控制更適合于恒壓計(jì)量泵控制系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)量泵 恒壓 S3C2440 Linux 模糊PID
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP273;TH38
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景和研究意義10
• 1.2 恒壓計(jì)量泵的工作原理10-11
• 1.3 恒壓計(jì)量泵控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 嵌入式系統(tǒng)概述13-14
• 1.4.1 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)13
• 1.4.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展13-14
• 1.5 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)14-15
• 1.5.1 系統(tǒng)的預(yù)期要求14-15
• 1.5.2 恒壓計(jì)量泵控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)15
• 1.6 課題研究的主要內(nèi)容15-18
• 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)18-36
• 2.1 硬件平臺(tái)的選擇18-20
• 2.2 主控模塊20
• 2.3 存儲(chǔ)模塊20-21
• 2.4 人機(jī)交互模塊21
• 2.5 采集模塊21-25
• 2.5.1 壓力變送器的選擇21-22
• 2.5.2 AD 轉(zhuǎn)換電路22-23
• 2.5.3 光電編碼器的選擇與連接23-25
• 2.6 通信模塊25-28
• 2.6.1 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)25
• 2.6.2 串口電路設(shè)計(jì)25-27
• 2.6.3 JTAG 接口電路設(shè)計(jì)27-28
• 2.7 電磁閥模塊28-29
• 2.8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊29-33
• 2.8.1 步進(jìn)電機(jī)工作原理29
• 2.8.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇29-31
• 2.8.3 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)31-32
• 2.8.4 PWM 調(diào)速原理32-33
• 2.9 限位開(kāi)關(guān)模塊33-34
• 2.10 本章小結(jié)34-36
• 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)36-60
• 3.1 軟件平臺(tái)的選擇36
• 3.2 嵌入式 Linux 開(kāi)發(fā)平臺(tái)的搭建36-37
• 3.3 Linux 操作系統(tǒng)的定制和移植37-46
• 3.3.1 引導(dǎo)加載程序的移植37-41
• 3.3.2 Linux 內(nèi)核的移植41-43
• 3.3.3 構(gòu)建根文件系統(tǒng)43-46
• 3.4 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)46-52
• 3.4.1 AD 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)47-50
• 3.4.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)50-52
• 3.5 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)52-59
• 3.5.1 Qt/Embedded 的移植52-55
• 3.5.2 人機(jī)交互程序的設(shè)計(jì)55-57
• 3.5.3 主程序設(shè)計(jì)57-58
• 3.5.4 壓力數(shù)據(jù)采集模塊58-59
• 3.5.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第四章 恒壓控制算法的設(shè)計(jì)60-72
• 4.1 PID 控制原理概述60-62
• 4.2 模糊控制原理概述62-64
• 4.3 控制系統(tǒng)的模糊 PID 算法設(shè)計(jì)64-68
• 4.3.1 模糊 PID 控制器的設(shè)計(jì)64-65
• 4.3.2 模糊 PID 控制算法的實(shí)現(xiàn)65-68
• 4.4 系統(tǒng)的測(cè)試與結(jié)果分析68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-74
• 5.1 總結(jié)72
• 5.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魯寶宏;郭磊;魏世民;;嵌入式Linux平臺(tái)下LCD驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù);2008年09期

2 周曼麗;姜文剛;;基于嵌入式Web服務(wù)器的植物工廠(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)農(nóng)機(jī)化;2011年05期

3 王起;;論P(yáng)LC、單片機(jī)、工控機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用及選用方法[J];廣西輕工業(yè);2011年01期

4 劉建國(guó);張付祥;付宜利;王樹(shù)國(guó);;AD7888與S3C2410的SPI接口及Linux下嵌入式驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)[J];工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置;2006年05期

5 宋艷;;關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的探討[J];計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用;2013年08期

6 高旭;萬(wàn)秋華;王樹(shù)潔;楊守旺;;光電軸角編碼器信號(hào)補(bǔ)償技術(shù)的研究進(jìn)展[J];光電子技術(shù);2013年02期

7 丁雪;安攀峰;;一種基于步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電子世界;2013年21期

8 徐忱;范玲;;旋轉(zhuǎn)編碼器原理及應(yīng)用[J];黑龍江科技信息;2007年17期

9 庹朝永;;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)問(wèn)題初探[J];湖南農(nóng)機(jī);2010年11期

10 黃文平;淺談步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)[J];機(jī)床電器;2004年05期

本文編號(hào)：973867