1. 研究目的与意义（文献综述）

随着控制理论和电子技术的发展，工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实。所谓“智能控制系统”，是指在计算机发展技术的基础上，借助信息论及相关的人工智能等理论所形成的的一种信息和控制技术。电子智能控制器是指在仪器、设备、装置、系统中为实现电子控制，而设计的计算机控制单元，它一般是以单片微型计算机（mcu）芯片或数字信号处理器（dsp）芯片为核心，依据不同功能要求辅以外围模拟机数字电子线路，并置入相应的计算机软件程序，经电子加工工艺制造而形成的核心控制部件。智能控制器并非以终端产品的形态独立工作，而是作为核心和关键部件内置于仪器、设备、装置或系统中，在其中扮演“神经中枢”及“大脑”的角色，是典型的嵌入式软件产品。以自动控制和智能化方式研究生产的产品取代了以前的机械生产模式，越来越多地进入人们的工作、生活等各个方面。

20世纪90年代中期之后，智能控制器行业日益成熟，作为一个独立的行业，其发展受到了双重动力的驱动：其一是市场需求的增长和市场应用领域的持续扩大，致使智能控制器至今已经在工业、农业、家用、军事等几乎所有领域得到了广泛的应用，其二是技术驱动，随着相关技术领域的日新月异，智能控制器行业作为一个高新科技行业得到了飞速发展。在智能控制技术层面，美国仍然处在主导地位，特别是在人工智能、物联网等基础领域。在智能产品的研发上，数控机床、编程控制器、集成电路、智能手机、无人驾驶智能汽车和飞机等，美国的技术水平都处于前列。同时，美国在相关的设备控制环节，智能化都已得到了广泛的应用，智能机械化平台、数据智能化监测和生产流程方面的智能化现象已经随处可见。美国的制造体系已经越来越完善，诞生了一大批工业机器人生产的知名企业。在相关软件设计开发层面，美国的智能生产控制软件也具备强大的实力。在欧洲，比较典型的当属德国的工业4.0计划。德国在工业方面的信息化和数字化的发展带动了相关智能化的不断发展，在工厂和生产的智能化方面，注重集成和计划发面的开发和研究。随着信息化的不断加深，我国的智能化发展体系日趋完善，在智能控制方面和自动化智能装备领域都有了一定的发展。到2020年，我国的智能化体系目标是实现智能体系自动化，提高生产效率和相应的产品技术水平，从而减小对环境的污染。

温度是工业生产领域主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统大量的应用于医药、冶金、化工、机械、食品等领域。恒温控制是很多领域生产过程中常用到的控制环节，有些生产过程对其温度的控制效果直接影响产品的质量。由于控制环节在工业生产过程中的重要性，特别是在某些方面的迅速发展，如微电子技术、计算机技术、自动控制理论、设计方法等方向，加速了国内外温度控制系统的迅速发展，并在智能化、参数时变以及自整定等方面取得成果，在智能化控制方面，在世界上以日本、美国、德国、瑞典等国领先，生产了大量的性能特好的温度控制器和仪器仪表，并广泛应用于各个行业。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容是针对冬季采暖的水暖系统设计一种控制器，包括一个流量开关和控制装置以及检测环节，能够根据室内外温差和是否有人需要采暖以及采暖时段等需求，将这些需求转化为相应的电信号，通过控制装置调节流量开关从而根据需求供应热水量，做到尽量满足舒适的温度又减少用热量，节省能源和开支。

研究的目标是选择一种合适的控制系统芯片，并选择相应的传感器和流量控制开关，通过这些硬件和编写相关的软件程序来实现需求。

拟采用的技术方案是通过单片机间接控制流量开关来保持理想的室温。温度传感器可以根据需要达到的控制精度来选择使用的个数和型号，当用户需要暖气供应设置理想温度后，通过采集到的室内温度值与设定值进行比较，转化为电信号输送给单片机系统进行处理。流量控制拟采用电动调节阀来实现。近年来，随着计算机进入控制领域及新型元器件的不断出现，使采用全控制的开关功率元件进行脉宽调制控制方式得到了广泛的应用。这种控制方式很容易在单片机中实现，从而为电动控制调节阀的控制数字化提供了基础。将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成数字控制量，构成数字PID控制器，它具有非常强的灵活性，可以根据实验和经验调整参数，因此可以得到更好的控制性能。因此将单片机和调节阀结合使用，可以达到预期设计目标。

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅文献，完成开题报告。

4-5周：完成总体方案设计。设计多种实习方案，通过比较来选出最合适的一个。

6-8周：完成硬件电路设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]章宇东，郑文兴，王君.电热水暖恒温控制系统[j].四川：科学与财富.

[2]于文辉.基于单片机的智能流量控制系统[j/ol].西安：电子技术论坛.

[3]王海宁.基于单片机的温度控制系统的研究[d].安徽：合肥工业大学，2008.