新型太阳能控制系统的研究与应用

【摘要】： 随着人民生活水平的提高以及公众环保意识的增强,太阳能热水器以其诸多优点受到人们欢迎,逐渐走进了千家万户。然而目前太阳能热水器主要以家庭为单元安装使用,系统的智能化程度相对较低,功能简单,不具备网络控制和远程监控功能,而且太阳能集热器的效率较低。 基于上述原因,本文依据模糊PID控制算法和无线传感器网络(WSN)技术,以基于ARM9内核的S3C2410微处理器为核心,设计一套具有太阳能加热与电加热结合的太阳能集热系统,对建筑内所有用户集中提供热水。控制系统由主控制器与从控制器两部分组成,主控制器与从控制器间构成主从式多机无线传感器网络。本文首先介绍了太阳能热水系统的国内外发展现状以及太阳能集热系统的组成、原理和控制系统设计方案,然后从硬件和软件两部分对控制器进行设计。 硬件设计,包括主控制器和从控制器两部分。主控制器外围硬件电路的设计包括电源电路、存储器电路、XE1205无线传输电路、以太网接口电路、水位检测电路、温度检测电路、键盘输入和报警电路、复位电路、输出控制电路等；从控制器硬件电路设计,主要包括以下电路模块：XE1205无线传输模块、存储器模块、输出控制模块、遥控接收模块等。 软件设计,包括主控制器软件设计和从控制器软件设计。主控制器软件设计首先进行控制器软件平台的搭建,即Linux操作系统的建立,包括交叉编译环境的建立、系统引导程序Bootloader移植、Linux内核移植和文件系统的建立四部分工作。接着编写在操作系统平台上的应用程序,包括Qt开发环境的搭建和具体应用程序的编写。从控制器软件设计主要是用C语言编写与主控制器间的通信程序、输出控制程序、实时显示程序等。 最后,对模糊PID控制算法进行了分析和研究,采用了二输入三输出的模糊控制器,确定了输入、输出变量的论域及隶属度函数,给出了PID参数的自整定规则,完成了模糊PID控制算法的设计及其实验仿真。 【关键词】：太阳能 S3C2410 嵌入式Linux WSN 模糊PID
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 论文研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外发展现状与发展趋势11-12
• 1.3 选题依据及主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 太阳能集热控制系统14-17
• 2.1 太阳能热水器的原理14
• 2.2 太阳能集热系统组成及工作原理14-15
• 2.3 太阳能集热系统的控制系统15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第3章 主控制器硬件电路设计17-28
• 3.1 主控制器硬件电路总体设计17
• 3.2 S3C2410芯片17-18
• 3.3 电源电路设计18-19
• 3.4 存储器电路设计19-21
• 3.4.1 NAND Flash接口电路设计19-20
• 3.4.2 SDRAM接口电路设计20-21
• 3.5 XE1205无线传输电路21-23
• 3.6 以太网接口电路设计23-25
• 3.7 LCD(触摸屏)接口电路设计25
• 3.8 键盘输入及报警电路设计25-26
• 3.9 复位电路设计26
• 3.10 输出控制电路设计26
• 3.11 温度采集电路设计26-27
• 3.12 水位采集电路设计27
• 3.13 本章小结27-28
• 第4章 从控制器的设计28-34
• 4.1 从控制器硬件电路总体设计28
• 4.2 部分外围电路设计28-31
• 4.2.1 STC89C5229
• 4.2.2 XE1205无线传输电路29-30
• 4.2.3 存储器电路30
• 4.2.4 输出控制电路30-31
• 4.2.5 遥控接收电路设计31
• 4.3 无线通信程序编写31-32
• 4.4 从控制器与主控制器间无线通信过程32-33
• 4.5 从控制器功能33
• 4.6 本章小结33-34
• 第5章 主控制器软件平台的建立及应用程序编写34-54
• 5.1 交叉编译34-35
• 5.2 Bootloader35-38
• 5.2.1 vivi的移植36-38
• 5.3 Linux内核的分析与移植38-43
• 5.3.1 内核分析38-41
• 5.3.2 内核移植41-43
• 5.4 文件系统的实现43-47
• 5.4.1 建立文件系统44-45
• 5.4.2 移植Yaffs文件系统45-46
• 5.4.3 创建Yaffs格式的根文件系统46
• 5.4.4 配置内核46-47
• 5.5 应用程序编写47-53
• 5.5.1 Qt开发环境搭建47-48
• 5.5.2 控制器应用程序编写48-53
• 5.6 本章小结53-54
• 第6章 太阳能集热系统模糊PID控制及仿真54-65
• 6.1 模糊控制系统的基本原理和组成55-56
• 6.2 一般模糊控制器的设计方法56-57
• 6.3 模糊PID控制器的设计及仿真57-63
• 6.3.1 模糊PID控制器的设计57-62
• 6.3.2 系统实验仿真62-63
• 6.4 模糊PID控制算法的软件实现63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第7章 总结与展望65-66
• 7.1 论文总结65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况70-71
• 附录71-74

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