【正文】 同時(shí)，我也要感謝劉宜想、付巍同學(xué)。調(diào)用串口發(fā)送子程序AJMP YESMM: AJMP YES1SJCL:MOV B60MUL ABMOV 61H,AMOVA,BADD A,35ACALL L10MOV 60H,R5MOV A,6初始化溫度MOV 51H,00HMOV 52H,00HMOV 53H,00HMOV 5H,0C6HMOV TMOD,01H 。由于時(shí)間和水平所限，本文的工作存在諸多不足和有待改進(jìn)的地方，距從根本上解決時(shí)交大純滯后過(guò)程的控制問(wèn)題相差甚遠(yuǎn)。本文首先介紹了玻璃窯爐的結(jié)構(gòu)、工藝流程以及生產(chǎn)對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求，分析了窯爐溫度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。單片機(jī)系統(tǒng)的干擾渠道主要有空間干擾、供電系統(tǒng)干擾、過(guò)程通道干擾。其結(jié)構(gòu)圖如圖45所示。所用線(xiàn)形標(biāo)度變換公式為： (8)式中，Am：實(shí)際測(cè)量的溫度值；Nx：經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的溫度量；AX：參數(shù)測(cè)量值；NX：數(shù)字濾波輸出值；N0：為量程起始值對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值；M：量程終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖44所示。?，則N=360?/?=240。其中斷服務(wù)程序?yàn)椋篊LK EQU P1．0DIN EQU P1．1DOUT EQU P1．2CS EQU P1．3MOVDPH，36H ；定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)高位地址MOVDPL，35H ；定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)低位地址CLR CLK ；清I／0時(shí)鐘SETB CS ；片選為高CLR CS ；片選為低MOVR7，08H ；先讀高8位MOVA，37H ；通道選擇及數(shù)據(jù)輸出方式入AOOPl：MOV C，DOUT ；數(shù)據(jù)輸出到cRLC A ；A寄存器的內(nèi)容左移MOVDIN，C ；輸出方式／通道字節(jié)SETB CLK ；設(shè)置I／O時(shí)鐘為高CLR CLK ；設(shè)置I／O時(shí)鐘為低DJNZ R7，LOOPl ；R7不為0則返回LOOPlMOVXDVrR,A ；采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定RAM區(qū)INC DPTR ；RAM區(qū)地址加一MOVA，00H ；清累加器MOVR7，04H ；再讀低4位LOOP2：MOV C，DOUT ；讀轉(zhuǎn)換結(jié)果RLC A ；A寄存器左移，移入結(jié)果數(shù)據(jù)位SETB CLK ；設(shè)置I／O時(shí)鐘為高CLRCLK ；清I／O時(shí)鐘DJNZ R7，LOOP2 ；R7不為0，則返回LOOP2MOVXDPTR，A ；采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定RAM區(qū)SETB CS ；設(shè)置片選為高INC DPTR ；RAM區(qū)地址加一MOV36H，DPH ；RAM區(qū)地址入緩沖區(qū)MOV 35H，DPLRETI 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序該系統(tǒng)選擇三相步進(jìn)電機(jī)，采用三相六拍工作方式。連續(xù)測(cè)量多次，再經(jīng)中值濾波及線(xiàn)性化程序段處理，得出一次溫度檢測(cè)值。初值由P1D算法子程序提供。~，光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管導(dǎo)通，光敏三極管導(dǎo)通，功率三極管導(dǎo)通，該相繞組得電，步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)。步進(jìn)控制器包括環(huán)脈沖分配器，控制邏輯及正反轉(zhuǎn)控制門(mén)，其作用是把輸出脈沖信號(hào)按一定順序進(jìn)行分配再通過(guò)功率放大送入步進(jìn)電機(jī)繞組，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。K1為降溫控制開(kāi)關(guān)，閉合K1時(shí)，停止加熱，系統(tǒng)進(jìn)入降溫階段，~，發(fā)現(xiàn)一開(kāi)關(guān)閉合，即設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制溫度，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的工作過(guò)程。方式選擇端MODE接地，置A/D轉(zhuǎn)換器為直接輸出工作方式。存儲(chǔ)器可用于存放表格，在單片機(jī)內(nèi)RAM不敷使用的情況下也可用來(lái)存放數(shù)據(jù)處理的中間結(jié)果。在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，有可能在不增加硬件開(kāi)支的情況下，充分利用單片機(jī)的運(yùn)算能力通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)傳感器實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性化。利用+、4mA和12mA的調(diào)零電流。所謂冷端補(bǔ)償就是在熱電偶的冷端人為地加入一個(gè)受同一環(huán)境溫度控制、并接與熱電偶具有相同電壓溫度系數(shù)的相反極性的補(bǔ)償電勢(shì)E1,從而使冷端的總熱電勢(shì)不再隨著環(huán)境溫度變化而變化。ADC592的重復(fù)性誤差和長(zhǎng)期穩(wěn)定性均小于177。AT89C52管腳圖如圖32所示。硬件電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。該方法最終控制形式簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，是一種實(shí)用控制方法。因?yàn)楫?dāng)前施加的控制作用，需要經(jīng)過(guò)一段滯后時(shí)間才會(huì)在輸出中反映出來(lái)，等到控制效果能通過(guò)輸出測(cè)量時(shí)，此時(shí)的控制作用強(qiáng)度往往已過(guò)了頭；另一方面，當(dāng)對(duì)象受到干擾而引起被調(diào)量改變時(shí)，由于滯后的存在使控制器產(chǎn)生的控制作用不能及時(shí)對(duì)于擾產(chǎn)生抑制作用。因此玻璃液本身的熱輻射是通過(guò)薄薄一層一層玻璃液逐層的以輻射方式向上、想下傳遞的。它們之間可近似看成是獨(dú)立的相互之間的耦合及外界的影響枧為對(duì)子系統(tǒng)的擾動(dòng)。而這個(gè)熱量應(yīng)等于燃料熱值與流量的乘積，或者說(shuō)維持熔窯負(fù)荷、溫度、壓力在某一設(shè)定值不變，應(yīng)有下式成立： (3)熔窯溫度控制的過(guò)程是：當(dāng)燃料熱值變低時(shí)，同樣的燃料耗量，就會(huì)使溫度下降，但預(yù)測(cè)控制器(或PID調(diào)節(jié)器)的控制是保持溫度穩(wěn)定，這時(shí)穩(wěn)定溫度的控制作用就會(huì)增加燃料流量，從而把降低的溫度重新拉回到原來(lái)的設(shè)定值，然后穩(wěn)定在一個(gè)較高燃料流量的新的穩(wěn)定狀態(tài)；反之，當(dāng)燃料熱值提高時(shí)，同樣的給燃料流量就會(huì)使熱量過(guò)剩，過(guò)剩的熱量必然要使溫度提高，預(yù)測(cè)控制(或PID調(diào)節(jié)器)的控制是保持溫度穩(wěn)定，這時(shí)穩(wěn)定溫度的控制作用就會(huì)減少燃料流量，從而把提高的溫度重新拉回到原來(lái)的設(shè)定值，然后穩(wěn)定在一個(gè)較低燃料流量的新的穩(wěn)定狀態(tài)。從模型參數(shù)上看，在低溫狀態(tài)時(shí)，傳遞函數(shù)中的對(duì)象增益和容積滯后時(shí)間在升降溫兩個(gè)方向上差別很大，而在高溫狀態(tài)則很接近。在爐子的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，對(duì)象的增益、容積滯后時(shí)間、純滯后時(shí)間都是與工作溫度有關(guān)的變參數(shù)。在任何一種加熱爐里和任何溫度點(diǎn)上都并存著三種形式的傳熱，只是在不同的溫區(qū)，各種傳熱在總傳熱量里所占的比例不同。在過(guò)程控制中，為了方便，通常把窯爐溫度的動(dòng)態(tài)特性看成是一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)。熔化后形成的玻璃液經(jīng)過(guò)一個(gè)連接通道進(jìn)入工作池，然后通過(guò)下料槽進(jìn)入行列機(jī)，最后制作成相應(yīng)的玻璃產(chǎn)品。根據(jù)玻璃成份和成型方法的不同，冷卻過(guò)程中玻璃液溫度的降低程度也是不同的。兩窯門(mén)利用卷?yè)P(yáng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于終點(diǎn)開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的電氣設(shè)備進(jìn)行控制，外窯門(mén)每次開(kāi)啟時(shí)進(jìn)料，內(nèi)窯門(mén)每次開(kāi)啟時(shí)出料。(1)隧道窯預(yù)熱帶的結(jié)構(gòu)隧道窯的前端預(yù)熱區(qū)域，窯車(chē)上的磚坯首先在這里進(jìn)行預(yù)熱。Smith控制方法的設(shè)計(jì)又過(guò)分依賴(lài)于被控對(duì)象的精確模型，當(dāng)參數(shù)變化時(shí)或模型誤差較大時(shí)控制性能顯著變壞。深層分隔有流液洞，淺層分隔設(shè)備有卡脖，冷卻水管等。溶化部是配合料熔化和玻璃液澄清、均化的部位，它是上下兩部分構(gòu)成，上部的部分稱(chēng)之為上部結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)火焰空間，下部是窯池。某測(cè)點(diǎn)的溫度同時(shí)還受其它燒嘴、窯內(nèi)壓力、坯件形狀、濕度、燃油的溫度以及外界氣候環(huán)境等的影響，因此它具有大慣性、不確定性、強(qiáng)非線(xiàn)性、多變量耦合等特點(diǎn)。雖然這種方法在工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)能夠取得較好的控制效果，但在系統(tǒng)運(yùn)行工況有較大波動(dòng)時(shí)，由于純滯后及參數(shù)變化的影響，控制效果明顯變差，有較大的局限性。本文在回顧了大滯后過(guò)程的各種控制方法及近年來(lái)的進(jìn)展后，基于智能控制理論設(shè)計(jì)了玻璃窯爐的智能控制方案。近年來(lái)，我國(guó)的耐火材料工業(yè)發(fā)展迅速，窯爐設(shè)計(jì)水平有顯著的提高，但隧道窯的控制技術(shù)發(fā)展相對(duì)緩慢，大部分窯爐的控制還停留在常規(guī)儀表控制的水平上，自動(dòng)化程度較低。雖然這種方法在工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)能夠取得較好的控制效果，但在系統(tǒng)運(yùn)行工況有較大波動(dòng)時(shí)，由于純滯后及參數(shù)變化的影響，控制效果明顯變差，有較大的局限性。窯爐溫度系統(tǒng)是一個(gè)自平衡過(guò)程，其純滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)都比較大，干擾因素較多，對(duì)象參數(shù)具有非線(xiàn)性和時(shí)變性等特點(diǎn)，過(guò)程的不確定性較大，因此屬于復(fù)雜過(guò)程系統(tǒng)。故玻璃窯爐溫度系統(tǒng)是一個(gè)大慣性、大滯后并具有非線(xiàn)性特征的變參數(shù)系統(tǒng),難以建立精確的數(shù)型,而且窯爐在運(yùn)行過(guò)程中要受到多種擾動(dòng)因素影響。池窯是最常用的玻璃熔窯，由于配合料在這種槽型池內(nèi)被熔化成玻璃液，故名玻璃熔窯；按照廢氣余熱回收設(shè)備的形式，可分為蓄熱式與換熱式窯兩種。但完全分隔開(kāi)后，冷卻部可能需要另外加設(shè)加熱系統(tǒng)以調(diào)節(jié)溫度制度。而且窯爐在運(yùn)行過(guò)程中還可能受到多種擾動(dòng)因素如煤氣壓力波動(dòng)、進(jìn)料質(zhì)量波動(dòng)、窯爐保溫性能變化、工作環(huán)境溫度變化等的影響。窯體是由窯墻、窯頂和窯車(chē)襯磚等耐火材料砌成的一條長(zhǎng)的隧道。從冷卻帶鼓入大量的冷空氣，這些冷空氣在將制品冷卻的同時(shí)本身被預(yù)熱。玻璃窯爐的溫度系統(tǒng)主要由熔化部、冷卻部和成型部組成。從玻璃熔窯排出的煙氣溫度都很高，一般都在1500176。熱對(duì)流是由于玻璃液內(nèi)存在的溫度差引起的。窯爐溫度的變化與爐內(nèi)總發(fā)熱量和總散熱量以及負(fù)荷情況有關(guān)。隨著溫度的升高，輻射傳熱的比例增大，輻射具有穿透性，使傳熱路徑縮短。這是絕大多數(shù)窯爐的共性。從正平衡熱效率公式可見(jiàn)：當(dāng)分子分母都不變時(shí)，熱效率也不變。、隨窯爐溫度升高而減小，瓦隨窯爐溫度升高而增大。得到的玻璃液獲取的凈輻射熱（）為 (6)式中：——窯壁對(duì)玻璃液的角度系數(shù)，=；——玻璃液表面積；——窯內(nèi)表面積。在這種情況下，以往的控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)定值如此頻繁變化的場(chǎng)合就顯得調(diào)整周期過(guò)長(zhǎng)，而且當(dāng)設(shè)定值迅速變化時(shí)，在PID算式中會(huì)引起控制輸出變量過(guò)大增長(zhǎng)，對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，影響窯爐系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。為了解決這一問(wèn)題，可以使用模糊控制的智能控制方法改進(jìn)常規(guī)PID控制方法。(3)依掘某一準(zhǔn)則(如重心法)進(jìn)行模糊評(píng)判，得出控制量或控制增量，然后進(jìn)行反模糊化完成由模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化，施于被控制對(duì)象。它采用了CMOS工藝和AIMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS51相兼容，片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)編程或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來(lái)編程。在單電源供電的情況下，測(cè)量精度最高可達(dá)177。(3) 輸出阻抗高，互換性強(qiáng)。具有以下性能特點(diǎn)：(1) 內(nèi)含可編程輸入放大器、U/I轉(zhuǎn)換器和多路輸出式基準(zhǔn)電壓源。工作電壓允許范圍為+12V~+36V，靜態(tài)工作電流為500μA。簡(jiǎn)單的方法是采用表格法。該片有較強(qiáng)的抗噪聲干擾能力，這對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)控制與控制精度是非常有利的。在其外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱(chēng)晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，時(shí)鐘電路如圖36所示。由于步進(jìn)電機(jī)具有快速啟停，精確步進(jìn)以及能直接接受數(shù)字量的特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的位置控制系統(tǒng)中，不用位移傳感器也能實(shí)現(xiàn)精確定位，因而得到廣泛應(yīng)用。采用光電耦合器可將單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，并能防止功率三極管損壞時(shí)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的高壓對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的安全造成的威脅。子程序的功能是：溫度采集時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器將溫度的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再輸入到RAM存儲(chǔ)器中；在反饋環(huán)節(jié)中，D/A轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量；顯示子程序主要是將顯示緩沖器中的各路溫度送到LED上顯示出來(lái)；當(dāng)溫度高于或者低于給定值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。根據(jù)ICL7109的STATUS端的狀態(tài)判斷轉(zhuǎn)換是否完成。圖42