基于模糊控制的客车烘房温控仪

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1、基于模糊控制的客车烘房温控仪0引言目前，国内客车烘房有燃油、燃气(天然气)、电加热，以及蒸汽烘房等。烘房的温度是生产工艺的一项重要指标。本课题研究的烘房类型为热风对流型烘房，热源为200℃的过热蒸汽，温度控制采用较为传统的PID类调节器，通过温控阀门调节蒸汽流量，控制烘房温度。由于PID类调节器具有原理简单，易于实现等优点，因而在过程控制中得到广泛的运用。始终占据过程控制的主导地位，但鲁棒性能不理想，对大滞后和强干扰的过程表现出明显的不足。模糊控制是一种无需建模、方便易懂、执行简便、开发成本低廉的非线性控制技术。由于具有这些优点，本文拟将模糊控制技术应用于客车烘房的温度控制

2、，并做出了一些尝试。(来自大比特商务网：http://www.big-bit.com）1温控仪原理框图样机以AT89C55WD单片机为核心，由键盘和LED显示电路、单片机系统、控制信号隔离输出电路、热电阻、A/D转换电路等几部分组成，原理框图如图1所示。当系统工作时，通过键盘输入温度设定值，并在LED上显示，然后单片机通过光耦控制输出脉宽调制(PWM)信号，经整流滤波形成0～10mA电流，控制温控阀启闭，加热烘房。本机还有高、低限位输出，输出继电器触点可耐5A电流，增强了本机的控制功能。2硬件电路设计2.1温度测量由于目前国内客车涂装采用低温工艺，温度控制范围为100℃内，

3、可使用具有较高测温精度及测温范围的热电阻PT100作测温元件。其与温度的线性关系好、稳定性好、可在200℃下长期使用等特点，足以满足控制要求。(来自大比特商务网：http://www.big-bit.com）样机利用较为常见的ICL7135作A/D转换。热电阻信号通过三线制联接法接入直流不平衡电桥转换为电压信号，信号经差分放大器放大和滤波处理后，成为与ICL7135转换器相匹配的电平信号。详见图2信号输入电路图。ICL7135是一个较为常见的双积分型数字转换器芯片。为节约单片机I/O口，本机利用ICL7135的BUSY、POLAR脚，分别与单片机的两个I/O口相连，BUSY

4、输出端高电平宽度等于积分与反积分时间之和，ICL7135内部规定积分固定时间为10001个时钟脉冲，反积分时间与被测电压成正比，因此，可通过单片机一个定时器来测量BUSY脚脉宽，减去10001个时钟脉冲后，得到与被测参数成正比的数值。本程序设计采用了数值滤波的方法，通过ICL7135多次转换后，将最大值、最小值舍弃，余值进行算术平均，保证了测量的准确。(来自大比特商务网：http://www.big-bit.com）2.2温度控制对加热温度的控制是采用模糊积分算法，经单片机逆模糊运算，得到输出值，通过光耦输出的PWM信号，经整流滤波形成0～10mA的恒流信号，去控制温控阀的

5、启闭，调节蒸汽，来实现对加热器加热，达到理想的温度控制效果。2.3人机接口本机有4只触摸式按键和8位共阳显示数码管，可通过按键对各项控制参数进行调整，还可实现自动、手动操作的无扰切换。采用AT93C66的SPI总线E2PROM，可擦写100万次，用以保存设定温度值、报警温度、温度误差和温差变化率的量化因子，以及输出功能函数表、KI积分系数等，都可通过键盘进行调整，便于生产现场讲行人工整定。(来自大比特商务网：http://www.big-bit.com）3算法设计与实现本系统温度控制中，散热是自然散发，所以在模糊控制中模糊表的建立应根据实际加热器散热的快慢来决定。3.1模糊

6、化设e为温度误差，即实际温度与给定温度之间的偏差。本机初始设定范围为-40～+40℃，划分为5个变量等级(PB，PS，O，NS，NB)，ec为温度误差变化率，初始设定范围为-5～+5℃/min，划分为4个变量等级(PB，PS，NS，NB)，本系统输入信号e，ec采用梯形隶属度函数，为获得速度上的提高，本样机把输入范围内的256个数据点存储在ROM中，供模糊运算程序查表，这样可避免进行数值计算。本机可通过按键调整温度误差、温度误差变化率的量化因子，方便进行现场整定。(来自大比特商务网：http://www.big-bit.com）3.2模糊推理根据操作者手动控制经验，本机采用

7、以下形式制定规则，形如：“ifAandBthenC”。可得出20条模糊语句构成的控制规则。本系统采用了最大最小推理法，运算流程为：对应某个控制规则，分析条件时，把当前规则中的，e和ec两个隶属度值的大小进行比较，取小值。取小之后的值存放到名为“val”的变量中。条件检测结束后，开始估计结果，模糊控制函数通过比较“val”和当前输出的参考输出值来得出结果，取大值，作为的输出值。一旦结果分析完毕，开始一个新的规则查询。通过遍历规则基数组进行估计，当遍历完所有规则后相应的输出被保存在相应的数组中，用来解模糊。3.3逆模糊