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基于参数自适应模糊PID控制的导热系数测定仪开发

张涛  
【摘要】: 生产生活中热量的交换与传递是一种十分普遍的现象,导热系数是反映材料导热性能的一个重要物理参数,它的准确测量成为一个重要课题。一般来说都会采用实验方法确定材料的导热系数。导热系数的测量方法主要分为稳态法和非稳态法,前者主要有平板法,后者有热线法、热探针法、激光脉冲法等。 本课题从傅立叶稳态导热原理出发,在前期研发的双平板导热系数测定仪基础上,为了进一步的改善温度控制精度与速度,建立一个参数自适应的PID参数的模糊控制器,结合参数自适应的模糊PID控制器的优点,来提高系统的动、静态性能。该导热系数测定仪用Advanced RISC Machines作为微处理器,以参数自适应模糊PID控制器为基础,通过人机界面实现仪器的全自动控制、数据采集和处理以及导热系数的计算、显示输出,具有测量时间短、精度高、自动化程度高、体积小等优点。 本论文的的主要工作包括: 1.对导热仪的测量原理进行分析,即傅立叶导热定律和双平板保护法的测量原理; 2.对参数自适应模糊PID控制方法原理进行深入的研究和理解,根据对导热仪的理论分析和功能需求,针对当前仪器的需要,对温度控制提出可行的方案,并建立参数自适应模糊PID控制器; 3.系统调试及软件设计,主要完成实时时钟程序、AD程序、DA程序、LCD与键盘程序以及PID参数模糊控制器程序的设计与调试; 4.通过原有的PID控制方法对整机进行试验,并分析其中的问题,找出影响精度的主要因素,并提出改进方案; 5.使用新的控制方法进行比对实验,提高导热系数测定仪的测量精度。


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