【正文】 , 相對國外而言在性能方面還存在一定的差距 , 它們之間最大的 差別主要還是在控制算法方面 , 具體表現(xiàn)為國內(nèi)溫控儀在全量程范圍內(nèi)溫度控制 精度比較低 , 自適應(yīng)性較差 。 PID 控 制 器 的 發(fā) 展 經(jīng) 歷 了 液 動(dòng) 式 、 氣 動(dòng) 式 、 電 動(dòng) 式 幾 個(gè) 階 段 , 目 前 正 由 [3] 模 擬 控 制 器 向 著 數(shù) 字 化 、 智 能 化 控 制 器 的 方 向 發(fā) 展 。 P I D PID 控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下 : (1 ) 比例環(huán)節(jié)即時(shí)成比例地反映控制系 統(tǒng)的偏差信號 e t , 偏差一旦產(chǎn)生 , 控制器立即產(chǎn)生控制作用 , 以減少偏差 。 控制算法 由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制系統(tǒng) , 它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控 制量 。 若在式 27 中 , 令 : 5 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 K T P K( 稱為積分系數(shù) ) I T I K T P D K 稱為微分系數(shù) ) D T 則 ku kK e kK e jK [ e ke k ?1]式 (28 ) I ID j ?0 28 式即為離散化的位置式 PID 控制算法的 編程表達(dá)式 。 aK 1 。 增量式 PID 控制算法與位置式控制算法比較 , 有如下的一些優(yōu)點(diǎn) : (1 ) 位置式算法每 次輸出與整個(gè) 過去狀態(tài)有 關(guān) , 算式中要用到過 去偏 差的 累 加 值 e j , 容 易 產(chǎn) 生較 大 的 累計(jì) 誤 差 。 模糊控制原理 模糊控制系統(tǒng)的基本概念 在人參與的實(shí)際控制系統(tǒng)中 , 人們發(fā)現(xiàn) , 有些 有經(jīng)驗(yàn)的操作人員 , 雖然不懂 被控對象或者被控過程的數(shù)學(xué)模型 , 也不懂自動(dòng)控制的基本原理 , 卻能憑借經(jīng)驗(yàn) [4] 采取相應(yīng)的決策 , 很好的完成控制工作 , 如圖 22 是典型的人機(jī)控制系統(tǒng)框圖 。 這樣即使一個(gè) 控制過程出現(xiàn)了問題 , 其他的規(guī)則 往往可以補(bǔ)償 , 此時(shí)的系統(tǒng)可能不是最佳控制 , 但是仍然會(huì)正常工作 。 模糊控制器的主要功 能有三個(gè) : 模糊 量化處理 。 模糊 控 制器 通 過輸 入 輸出 接 口 從被 控 對象 獲 取數(shù) 字 信號量 , 并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換 , 轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號 , 然后送給被控對象 。 (4 ) 被控對象 。 (5 ) 檢測裝置 。 模糊控制的基本原理 模糊控制的基本原理如圖 24 所示 , 它的核心 部分為模糊控制器 , 即圖中線 [9] 框內(nèi)部 。 為了對被控對象施加精確的控制 , 還需要將模糊量 u 轉(zhuǎn)換為精確量 , 這一步 驟稱為解模糊 ( 也稱 清晰化 ) 。 (2 ) 將輸入變量的精確值變?yōu)槟：? 。 而 Fuzzy 控制雖然對被控對象 的 時(shí)滯性 、 非線性和時(shí)變性具有一定 的適應(yīng)能力 , 同時(shí)對噪聲也具有較強(qiáng)的抑制能力 , 但消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的能力較 9 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 弱 , 難以達(dá)到 較高的控制精度 。 FuzzyPID 控制器是在常規(guī) PID 的基礎(chǔ)上 , 應(yīng) 用 Fuzzy 集合理論建立 參數(shù) K 、 P K 、 K 與誤差變化 E 間的二元連續(xù)函數(shù)關(guān)系為 : I D C Kf E, E , Kf E, E , Kf E, E P 1 C I 2 C D 3 C 并根據(jù)不同的 E 和 Ec 在線自整定參數(shù) K 、 K 、 K 的控制器 。 子集中元素分別代表負(fù)大 、 負(fù)中 、 負(fù)小 、 零 、 正小 、 正中 、 正大 。 、 K39。 、 K39。 去模糊化的過程是把推理系統(tǒng)輸出的模糊集合映 射成精確量輸出 , 采用面積中模糊中心法解模糊 。K39。 的模糊規(guī) 則表 D 表 23 K39。 經(jīng)去模糊處理后 , K 、 K 、 K 最終通過以下公式得到 : P I D P I D KK min K K min* K39。 13 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 第三章 模糊 PID 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成 模糊 PID 溫度控制系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制 模塊 , 溫度采集模塊 , 溫度顯 示模塊 , 溫度上下限調(diào)整模塊 , 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 和外部存儲(chǔ)模塊等六大部分 。 (3 ) 溫度設(shè)定模塊 : 用來設(shè)定 所需求的溫度 。 (6 ) 外部存儲(chǔ)模塊 : 用來存儲(chǔ)設(shè)定溫度的上限值和下限值 。 提高系統(tǒng)的可靠性 通常從以下幾個(gè)方面考慮 : 使用可 14 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 靠性高的元器件 。 進(jìn)行軟硬件濾波 。 同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障診斷程 序 , 一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進(jìn)行定位 , 以便進(jìn)行維修 。 系統(tǒng)總電路圖 [11] 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖 如圖 32 所示 Q 1 Q 2 Q 4 2 N 2 2 2 2 A 2 N 2 2 2 2 A 2 N 2 2 2 2 A 2 K 2 K 2 K R 3 Q 6 T I P 3 1 1 K U 4 : A U 4 : B U 4 : C U 4 : D U 4 : E U 5 : B U 4 : F U 5 : A BU Z 1 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 7 4 L S 0 5 C 1 B U Z Z E R 3 0 p U 1 X1 1 9 3 9 C R Y S T A L X T A L 1 P 00 / A D 0 C 2 3 8 P 01 / A D 1 3 7 P 02 / A D 2 1 8 3 6 X T A L 2 P 03 / A D 3 D 1 3 0 p 3 5 P 04 / A D 4 3 4 P 05 / A D 5 3 3 Q 5 P 06 / A D 6 9 3 2 Q 3 R S T P 07 / A D 7 T I P 3 1 D 8 T I P 3 1 D I O D E L E D C 3 2 1 D I O D E L E D P 20 / A 8 2 2 P 21 / A 9 R 7 2 3 P 22 / A 1 0 R 9 1 2 u f 2 9 2 4 R L 1 P S E N P 23 / A 1 1 1 K 3 0 2 5 R 1 02 2 K R 8 G 2 R 1 E D C 1 2 0 A L E P 24 / A 1 2 U 3 3 1 2 6 1 K E A P 25 / A 1 3 1 0 K 2 7 6 P 26 / A 1 4 S C K 2 8 5 P 27 / A 1 5 S D A 7 W P 1 1 0 P 10 P 30 / R X D 2 1 1 2 4 C 0 2 B P 11 P 31 / T X D 3 1 2 P 12 P 32 / I N T 0 D 7 4 1 3 P 13 P 33 / I N T 1 5 1 4 P 14 P 34 / T 0 6 1 5 Q 5 P 15 P 35 / T 1 7 1 6 Q 3 R 2 P 16 P 36 / W R T I P 3 1 8 1 7 D 8 T I P 3 1 P 17 P 37 / R D D I O D E L E D U 2 47 K D I O D E L E D 3 A T 8 9 C 5 1 R 4 V C C 2 2 70 D Q R 6 1 R L 1 G N D 1 K R 5 G 2 R 1 E D C 1 2 0 02 2 K D S 1 8 B 2 0 1 0 K 圖 32 系統(tǒng)總設(shè) 計(jì)圖 單片機(jī)的選擇 本文選用 AT89C51 單片機(jī) ,AT89C51 是一種 帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除 15 1 2 3 4 5 6 9 8 1 1 1 0 3 4 1 3 1 2 1 2 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)論文 只 讀 存 儲(chǔ) 器 (FPEROM?Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ) 的低電壓 、 高性能 CMOS 8 位微處理器 , 俗稱 單 片 機(jī) 。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存 儲(chǔ)器 組合在單個(gè)芯片中 ,ATMEL 的