本文選題：真三軸壓力機 + 嵌入式　； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：高溫真三軸壓力機是同時具備恒溫和恒壓兩種功能的實驗設備,主要應用于巖石工程特性的研究中。高溫真三軸壓力機是通過在地面上模擬深層地下高溫高壓環(huán)境的實驗裝置。目前,國內(nèi)具備加熱功能的真三軸壓力機很少,而且處于恒溫輸出時控制精度低,無法較好的滿足實驗的需求。比較之下,同類的國外產(chǎn)品性能較好、精度高,但價格相對昂貴。為了改變目前這種局勢,迫切需求國內(nèi)自主研制一種精度高、成本低、性能良好的高溫真三軸壓力機來滿足科研的需求。針對這種問題,本文提出將嵌入式技術應用于高溫真三軸壓力機,介紹了一種基于嵌入式Linux的高溫真三軸壓力機溫度控制系統(tǒng)的設計方案。嵌入式技術是將網(wǎng)絡通信、數(shù)字技術、操作系統(tǒng)以及集成電路等技術和實際研究對象緊密結(jié)合的先進技術。首先,本文對課題的背景和研究意義進行了介紹,探討了與課題相關的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,且簡單論述了嵌入式系統(tǒng)。其次,根據(jù)高溫真三軸壓力機的性能要求提出了溫度控制系統(tǒng)的總體設計方案。溫度控制系統(tǒng)的主控核心采用嵌入式芯片S3C2440,軟件開發(fā)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為平臺。再次,對溫度控制系統(tǒng)的硬件電路及軟件部分進行了設計。溫度控制系統(tǒng)硬件電路的控制核心為ARM9處理器S3C2440,結(jié)合溫度控制系統(tǒng)的需求通過外圍接口對硬件電路進行了擴展,運用S3C2440的PWM模塊輸出脈沖信號給交流固態(tài)繼電器來精密控制電加熱棒的平均加熱功率,從而使溫度控制系統(tǒng)的控制精度和可靠性明顯提高。在軟件設計方面,對嵌入式Linux操作系統(tǒng)和相關設備驅(qū)動程序進行了移植,并且對人機交互界面、溫度數(shù)據(jù)采集等程序進行了設計。最后,搭建了溫度控制系統(tǒng)的模型,通過應用模糊PID控制策略來實現(xiàn)對高溫真三軸壓力機恒溫輸出的高精密控制。并對模糊PID控制算法和傳統(tǒng)PID進行了仿真和實驗研究。仿真和實驗數(shù)據(jù)均同時表明,模糊PID控制算法控制性能優(yōu)良。將其應用于實際的高溫真三軸壓力機溫度控制器中獲得了良好的控制效果,恒溫性能與精度得到明顯增強。
[Abstract]:High temperature true triaxial press is an experimental equipment with two functions of constant temperature and constant pressure, which is mainly used in the study of rock engineering characteristics. The high temperature true three-axis press is an experimental device which simulates the deep underground high temperature and high pressure environment on the ground. At present, there are few true three-axis presses with heating function in our country, and the control precision is low when the output is in constant temperature, which can not meet the needs of the experiment. Under the comparison, the similar foreign product performance is better, the precision is high, but the price is relatively expensive. In order to change the present situation, it is urgent to develop a kind of high temperature true triaxial press with high precision, low cost and good performance to meet the needs of scientific research. Aiming at this problem, this paper puts forward the application of embedded technology to high temperature true three axis press, and introduces a design scheme of temperature control system of high temperature true three axis press based on embedded Linux. Embedded technology is an advanced technology which combines network communication, digital technology, operating system and integrated circuit technology with practical research object. First of all, this paper introduces the background and significance of the research, discusses the research status at home and abroad, and simply discusses the embedded system. Secondly, according to the performance requirements of high temperature true three-axis press, the overall design scheme of temperature control system is put forward. The main control core of the temperature control system adopts embedded chip S3C2440, and the software development adopts embedded Linux operating system as the platform. Thirdly, the hardware circuit and software of the temperature control system are designed. The control core of the hardware circuit of the temperature control system is ARM9 processor S3C2440. The hardware circuit is extended through the peripheral interface combined with the demand of the temperature control system. The PWM module of S3C2440 is used to output pulse signal to AC solid state relay to precisely control the average heating power of electric heating rod, thus the control precision and reliability of the temperature control system are improved obviously. In the aspect of software design, the embedded Linux operating system and related device drivers are transplanted, and the man-machine interface, temperature data acquisition and other programs are designed. Finally, the model of temperature control system is built, and the high precision control of constant temperature output of high temperature true three axis press is realized by applying fuzzy pid control strategy. And the fuzzy pid control algorithm and traditional pid simulation and experimental research. Both the simulation and experimental data show that the fuzzy pid control algorithm has good control performance. It has been applied to the actual temperature controller of high temperature true three axis press, and the constant temperature performance and precision have been obviously enhanced.
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻】

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本文編號：1997879