恒温水浴温度复合智能控制方法与实现.pdf

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1、2010钜仪表技术与传感器2010第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8恒温水浴温度复合智能控制方法与实现杨艳华，汪鲁才，艾琼龙，林海军(湖南师范大学工学院，湖南长沙410081)摘要：恒温水浴对温度性能要求严格，为此将改进型Bang—Bang控制、自组织模糊控制与PID控制有机结合，并结合DSP的PWM控制方式，设计并实现了一种水浴温度复合智能控制方法：当目标温度与水浴实际温度误差很大时，系统采用改进型Bang—Bang控制以减少温度上升时间；当温度误差较小时，系统采用

2、自组织模糊控制以减少温度超调量；当误差小于自组织模糊控制的静态误差时，系统采用PID控制以减少温度的稳态误差。同时给出了恒温水浴温度采集与控制的硬件设计。实验表明：采用这种方法的恒温水浴温升时间短、超调小等优点，达到了稳态误差0．052的控制要求。关键词：恒温水浴；温度；复合智能控制；DSP；PWM控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)08—0085—04ControlMethodandImplementationofComplexIntelligentTemo

3、eratureControlforConstantTemoeratureWaterTankYANGYan．huaWANGLu—cai，AIQiong—long，LINHai-jun(PolytechnicCollege，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China)Abstract：AcomplexintelligentcontrolmethodwithDSP’SPWMcontrolforwatertanktemperaturewasdesigned，whiche

4、om—binedimprovedBang—Bangcontrol，self-organizingfuzzycontrolwithPIDcontrol，anditisimplementedbyDSP．Whenthetempera—tureerrorbetweenthedesiredtemperatureandactualtemperatureinthewatertankislarge，improvedBang—Bangcontrolisem—ployedtorapidlyredueetherisetime

5、．Whenthetemperatureerrorissmall，self-organizingfuzzycontrolisappliedtodecreasethesystemovershoot．Whenthetemperatureerrorissmaller，i．e．，itislessthanthestaticerorofself-organizingfuzzycontrol，thePIDcontrolisused．Allexperimentalresultsshowthattheovershootof

6、constanttemperaturewatertankwiththisproposedmethodissmallanditsrisetimeisshort，whileitssteady—stateerrorisnotmorethan0．052．Keywords：constanttemperaturewatertank；temperature；complexintelligentcontrol；DSP；PWMcontrol0引言于等于模糊控制的静态误差)，系统采用PID控制以减少自组恒温水浴广泛应用于食

7、品、化工、医药、石油等领域。如用织模糊控制的静态误差。以TMS320LF2407为水浴温度采集器于某些化纤原料黏度测量的重力式毛细管黏度仪，其水浴温度和控制器，实现了水浴温度的高精度控制。稳定度应小于0．1℃⋯。Bang-Bang控制是一种基于时间最优1恒温水浴工作原理的控制方法，它能实现使系统从一个初始状态转到另一状态所图1为恒温水浴的原理框图。系统以DSP为控制和信息经历的过渡时间最短，但其超调量大，稳定精度差。PID控处理核心，主要完成水浴温度采集和控制、水浴外部环境温度制因原理简单而广泛用于过程

8、控制等，但单纯的PID控制存在采集、加热与制冷工作方式判决、LCD显示、目标温度输入、与调节时间长、控制效率低等缺点。模糊控制具有响应较快、PC机通信、水浴装置自检和故障自诊断等功能。鲁棒性较好、对系统数学模型依赖性小等优点，因而在温度控制中得到了广泛应用。一般来说，考虑实现的简易性和快一加j晤速性，模糊控制器普遍采用二维结构形式，以系统误差和误差忸]‘-4硒变化率为输入变量，具有类似常规PD控制器的作用，因而无法I)SP消除系统静差，即存