晶化箱温度控制系统设计

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1、∗晶化箱温度控制系统设计1,21王晓兰王海洋(1.兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050;2.甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050)摘要设计了一种基于MSP430处理器的温控系统，介绍了系统主要硬件，重点介绍了温度控制系统及其算法的实现，这里采用的是史密斯-模糊自调整PID控制系统，该系统通过对传统的史密斯预估器进行改良，将该模糊自调整PID控制器引入史密斯控制系统中，模糊自调整控制器取代原系统的控制器而形成，该系统对纯滞后、参数时变的系统有很好的控制作用，同时具有控制精度高，响应快，稳定性、实时性好等优点。关键词MSP430；Smith

2、预估控制；自适应模糊PID控制中图分类号TP273Designoftemperaturecontrolsystemforcrystallizationbox1，21WangXiaolan,WangHaiyang（1、SchoolofElectricalandInformationEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,730050；.2、StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology，

3、Lanzhou730050)AbstractBasedonMSP430processor,atemperaturecontrolsystemisdesigned,thenthemainhardwareandmoreimportantthemethodtoimplementtemperaturecontrolsystemisintroduced.Smith-self-adjustfuzzyPID-controllerisintroducedtoimprovetraditionalSmithestimatingcontroller,originalsystemcontroll

4、erisreplacedbyself-adjustfuzzyPID-controller.Inthisway,thesystemhassatisfactorycontroleffectsforpurehysteresisandparameterstime-varyingsystems,andhighaccuracy,rapidrespond,goodreal-timecapabilityandgoodstabilityperformance.KeywordsMSP430;Smithestimatingcontrol;Self-adjustfuzzyPID-control∗

5、基金项目：甘肃省自然科学基金资助项目（0710RJZA054)、甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室开放基金资助项目10．引言惯性时间常数和一定的纯滞后时间，针对纯滞后，使用Smith预估补偿控制，在反馈控制的基础上，引入金属玻璃是亚稳态的，当其加热到一定的晶化温了一个预估补偿环节，从而使系统闭环特征方程不含[3]度时，会变得很不稳定并开始向稳定的晶态转变，材纯滞后项，提高控制品质。图2是典型的Smith预料的结构和性能都将发生很大的变化，所以晶化过程估控制系统等效原理图，系统由控制器GC(S)、预估[1]-τs对金属玻璃的应用性能有很大的影响，如果能够方器GL(S

6、)和被控对象GP(S)e组成.其中，GP(s)为对便、灵活地控制晶化过程的温度，就可以在一定程度象传递函数中不含纯滞后的部分。上控制金属玻璃的组织特性。为此，研究开发了一种基于单片机的温度控制系统，采用MSP430F168单片机及相关单元电路构成温度控制器的硬件部分，应用史密斯-模糊自调整PID控制算法实现温度控制。1.硬件设计图2Smith预估控制结构图控制系统由上位机和下位机两部分组成：上位机为PC机，拥有数据通信和数据库链接，具有对数据为了补偿对象的纯滞后，要求进行显示、分析、存储和打印的功能。下位机主要由Y1(s)-τs两部分构成，一部分是以MSP430F168单

7、片机为核心=G(s)e+G(s)=G(s)PLP(1)U(s)的温度控制系统，精确控制晶化箱电阻炉的温度及温度上升速率；另外配有必要的键盘输入及LCD液晶得史密斯(Smith)补偿函数为显示等辅助电路。系统总体框图如图1。-τsG(s)=G(s)(1-e)(2)LP温度测控MSP430经Smith预估补偿后,反馈项Y1(s)中已经消去了晶化箱PC机F168e-τs项，从而也就消除了纯滞后对控制系统的不利影加热电路响，使系统可以使用较大的调节增益来改变调节品键盘LCD质。图1系统总体框图2.2史密斯-模糊自调整PID控制系统的设