基于單片機的模糊pid溫度控制系統(tǒng)設計開題報告-預覽頁
【正文】 控制器的相似性 。 畢業(yè)設計 (論文 )開題報告 信 電 系 工業(yè)電氣自動化 專業(yè) 03 級 1 班 課題名稱： 基于單片機的模糊 PID 溫度控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計 (論文 )起止時間： 學生姓名： 指導教師： 報告日期： 信息與電子工程系畢業(yè)設計（開題報告） 1 一、本課題所涉及的問題在國內(nèi) (外 )的研究現(xiàn)狀綜述 （模糊控制） 模糊控制國內(nèi)外發(fā)展動態(tài) 國外最早取得應用成果的是 1974 年英國倫敦大學教授 ，首先利用模糊控制語句組的模糊控制器，應用于鍋爐 和氣輪機的運行控制，在實驗室獲得成功，標志著模糊控制的誕生。 模糊控制技術與傳統(tǒng) PID 技術相結合的研究國 外也取得了許多成果。 我國模糊控制理論及其應用方面的研究工作是從 1979 年開始的，大多數(shù)是在著名的高等院校和研究所中進行理論研究，如對模糊控制系統(tǒng)的結構、模糊推理算法、自學習或自組織模糊控制器，以及模糊控制穩(wěn)定性等的研究，而其成果應用集中于工業(yè)爐窯方面，如火爐等。1988 年，河北廊紡市工具廠李利民、王金奎研制的高 溫鹽浴爐微機控制系統(tǒng)以磁性調(diào)壓器作為執(zhí)行元件，采用 MPID調(diào)節(jié)方式，當爐溫在 1100~1300℃范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，誤差小于土 20℃ 。 1984 年美國推出“模糊決策支持系統(tǒng)” 。 模糊控制技術發(fā)展至今，仍然存在以下主要問題 : (1)模糊控制在非線性復雜系統(tǒng)應用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和模糊推理算法的深入研究。 (5)簡單、適用且具有模糊推理功能的模糊集成芯片和模糊控制裝置、通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)和推廣應用。具體設計方案如下：采用溫度傳感器完成對溫度的數(shù)據(jù)采集，并把溫度值轉(zhuǎn)換為電壓值，經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進入單片機控制系統(tǒng)，與單片機中預置的參量進行比較后，得到誤差量，并與上一次采集的誤差量進行比較，得到誤差的變化量，把誤差量和誤差的變化量作為模糊 PID 控制器的輸入，經(jīng)過軟件進行處理，輸出控制量，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換后控制驅(qū)動電路，得到加在電爐上的平均電壓。介紹模糊控制在國外的應用情況及國內(nèi)模糊控制技術與 PID 控制技術在爐溫控制系統(tǒng)中的成功應用 。在分析傳統(tǒng)數(shù)字 PID 控制和模糊控制策略的基礎上，結合兩者的優(yōu)點，提出模糊控制與 PID 控制相結合的控制策略。這種情況下，模糊控制的誕生就顯得意義重大。 1984 年，在夏威夷首次召開國際會議，商討成立國際學會事宜，同年年底“國際模糊系統(tǒng)學會 ” (IFSAInternational Fuzzy System Association)成立，學會下設“智能系統(tǒng)” (Intelligent Systems)和“經(jīng)營與生產(chǎn)中的模糊系統(tǒng)” (Fuzzy Systems in Business and Manufacturing)。 1993 年，《 IEEE Trans. on Fuzzy Systems》開始出版。 模糊控制的地位和作用 80 年代以來，自動控制系統(tǒng)被控對象日益復雜，它不僅表現(xiàn)在控制系統(tǒng)具有多輸入一多輸出的強藕合性、參數(shù)時變性和嚴重的非線性特征，更突出的是從系統(tǒng)對象所能獲得的知識信息量相對地減少，以及與此相反地對控制性能的要求卻日益高度化。 模糊控制理論的研究和應用在現(xiàn)代自動控制領域中的地位和意義，可以用圖來表示。近年來，采用專家知識的人工智能 (Artificial Intelligence)和智能信息處理技術，雖然引起了人們的重視，但它卻不能作為模擬控制，而且其知識庫十分龐大，設計也十分困難。目前，已經(jīng)將神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊控制技術互相結合，取長補短，形成一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡 ((FuzzyNeural Network)技術，由此組成更接近人腦的智能控制系統(tǒng)。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象 ﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。 3）微分（ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。實現(xiàn)一維模糊控制算法的過程描述如下 :微機采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較得到誤差 e，一般選誤差信號 e 作為模糊控制器的一個輸入量。這一步在圖 中稱為去模糊化處理 (亦稱非模糊化處理 )。 信息與電子工程系畢業(yè)設計（開題報告） 8 模糊控制的特點 模糊控制具有的突出特點包括 : (1)模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗或相關專家的知識，在設計中不 需要建立被控對象的精確的數(shù)學模型，因而使得控制機理和策略易于接受與理解，設計簡單，便于應用。 單片機溫度控制系統(tǒng)組成 在溫度控制中，用單片機取代常規(guī)控制主要是用 單片機代替控制儀表，用數(shù)字給定工藝參數(shù)，其一般組成如圖下圖所示?？刂屏坑?D/A 轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大后驅(qū)動執(zhí)行機構控制火爐的進氣量，使爐子的溫度按規(guī)定的 工藝曲線變化。 信息與電子工程系畢業(yè)設計（開題報告） 10 六、 指導教師審閱意見 該課題切合實際，具有實際的應用價值，同意
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