在工业制造生产过程中,对控制的需求越来越高。PAC是一种新型的可编程自动化控制器,在控制性能、信息处理、数据采集以及网络通讯能力具有一些比较显著的优点。PAC吸收了PLC与PC的各个优势,其中PLC具有稳定的可靠性、易操作性、实时的处理性能,PC机具有强大的运算处理能力、数据存储及处理能力、成熟的网络通信能力、图形图像显示能力、与数据库及第三方应用通信能力等。目前国内外都已开展了关于嵌入式PAC控制器的研究,但国内关于PAC控制器的研究较晚,主要由台湾的泓格及大陆的研华科技组成。本课题设计了一款嵌入式PAC控制器,具有控制精度高、兼容性强、通信能力丰富、成本低等特点,适合多种工业控制场合使用,在控制算法上改进了PID控制算法,PID继电反馈自整定算法、模糊PID自整定控制算法,能够提高控制精度,提高控制响应,满足更高的控制要求。主要研究工作如下:(1)采用高性能微控制器,搭载嵌入式操作系统,设计开发了一款轻量级嵌入式PAC控制器的硬件平台,能够实现多通道模拟量及数字量的输入采样及输出控制,并集成了RS232、RS485、CAN总线、以太网总线等通信技术,实现多种控制器的协同控制。(2)基于嵌入式PAC控制器的硬件平台进行了软件设计,将嵌入式操作系统与嵌入式TCP/IP协议栈移植到硬件平台当中,在完成高精度输入采样及输出控制的基础上,使用工业中常用的Modbus-RTU及Modbus-TCP通信协议进行通信软件的设计开发并内置了Web-Server,最后开发设计了LabVIEW上位机软件进行远程采集及控制。(3)工业行业中普遍使用PID算法进行控制,针对PID算法进行了改进,分析了PID自整定算法,并且将PID继电反馈自整定算法在嵌入式系统中进行实现。通过实验证明,该方法整定出的参数能够基本满足控制要求。(4)对于更多的工业控制设备,例如脉动真空灭菌、石油管道电伴热、反应釜等控制对象,均有非线性、时变性、时滞性等特点,仅仅采用PID控制已经无法满足更高的控制需求,采用模糊控制算法与PID控制相融合,设计了模糊PID自整定控制算法,经过实验证明,该方法提高了控制性能,具有非常好的控制效果。