【正文】 整程序 參數(shù)可調(diào)的PID程序SBR0對(duì)設(shè)定值，采樣時(shí)間，中斷時(shí)間進(jìn)行設(shè)定以及調(diào)用中斷程序。開(kāi)始運(yùn)行SBR0。組態(tài)王的驅(qū)動(dòng)程序采用ActiveX技術(shù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)交換．I／O設(shè)備與。工程瀏覽器：工程動(dòng)畫(huà)鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。② 。由于大部分基于數(shù)學(xué)模型的控制方法關(guān)注于對(duì)魯棒性而不是非線性或不確定性 ，因此中文寫(xiě)方法在改善瞬態(tài)響應(yīng)的能力上受到限制。因此本質(zhì)上FLC提供了一種將基于專家知識(shí)的邏輯控制策略轉(zhuǎn)換成自動(dòng)控制策略的算法。然而本文提出的非線性模糊PID控制器具有一個(gè)額外的輸入，即加速偏差變化率（簡(jiǎn)稱ACC），以改善非線性不確定系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。在采樣時(shí)間nT內(nèi)從模糊集‘output I’ 中指明模糊控制的增益輸出塊。因?yàn)槟：刂茐K2有一個(gè)特點(diǎn)就是它會(huì)補(bǔ)償模糊塊1。比例偏差和比例變化率的八種不同組合方式構(gòu)成了控制規(guī)則下的輸入，比例速率和比例acc的八種不同的組合方式如圖4。以相同的方式，表二顯示了在圖4 情況下，比例變化率和ACC在[L,L]范圍內(nèi)對(duì)于所有組合輸入模糊控制規(guī)則的求值結(jié)果，請(qǐng)注意： （7） （8） （9） （10） （11） （12）2．3 模糊化的。由于Zadeh是兩個(gè)值的最小值，所以在模糊控制塊中有兩種不同的情況出現(xiàn)，在控制塊1中一種是當(dāng)比例偏差小于比例變化率，一種是當(dāng)比例變化率小于比例偏差。盡管通過(guò)模糊控制規(guī)則可以決定輸出部分等級(jí)，但是對(duì)模糊化和模糊控制規(guī)則模糊集‘OUTPUT1’和‘OUTPUT2’的定義依然是必要的。描述是轉(zhuǎn)換后輸入信號(hào)的模糊化。在發(fā)展非線性模糊PID控制律時(shí)，非線性模糊PID控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性完全依賴自然產(chǎn)生的線性PID 控制系統(tǒng)。在過(guò)去的幾年中，自從Mamdani [1]在1974年利用Zadeh的模糊邏輯第一次實(shí)現(xiàn)模糊控制以來(lái)，模糊控制已成為模糊理論的最活躍，最重要的應(yīng)用分支之一，可以參考文獻(xiàn)[2,3]。該恒溫控制箱的核心模糊PID控制器相比與只有PID控制器構(gòu)成的恒溫系統(tǒng)，更為精確，更適應(yīng)溫度的非線性變化。 監(jiān)控中心4）編寫(xiě)命令語(yǔ)言，通過(guò)腳本程序的編寫(xiě)以完成較為復(fù)雜的操作上位控制。組態(tài)王軟件由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在此方式下，DDE服務(wù)程序可采用自己方式與I／O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換．DDE服務(wù)程序與“組態(tài)王”采用標(biāo)準(zhǔn)DDE協(xié)議進(jìn)行通訊。組態(tài)軟件正在代替各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)，其優(yōu)點(diǎn)有：1）提高系統(tǒng)的成功率和可靠性：2）縮短項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期；3)減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用．，組態(tài)王是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，面向低端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開(kāi)發(fā)的一套軟件。1）啟動(dòng)過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后。本設(shè)計(jì)的恒溫控制系統(tǒng)中取比例系數(shù)范圍是0～10, 積分時(shí)間范圍0～10分鐘,微分時(shí)間范圍是0～5 分鐘,故K1=10/6=,K2=10/6=,K3=5/6=。依此類推分別把 ,0, 送給VD800，此時(shí)VD800控制量是模糊集中的某個(gè)值， 再乘以控制量的比例因子，即可得到。（a） 偏差值e的模糊化（b） e的模糊化程序 模糊推理模糊控制查詢表是經(jīng)模糊推理與逆模糊化運(yùn)算獲得的一個(gè) 7*7(基于上述對(duì)語(yǔ)言變量論域范圍的設(shè)定)的二維矩陣。 恒溫系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)的軟件流程可簡(jiǎn)述為：首先進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，該設(shè)定值主要取于恒溫控制的模糊PID公式，然后在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行采樣，設(shè)定恒溫溫度通過(guò)計(jì)算得出偏差和偏差變化率的數(shù)值，然后將兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行模糊化，以恒溫的模糊控制表為依據(jù)，進(jìn)行查表賦值得出三參數(shù)，的增量，反模糊化三參數(shù)的增量，而后進(jìn)行加法運(yùn)算，得到經(jīng)模糊運(yùn)算后得出的，再進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出控制量，經(jīng)轉(zhuǎn)脈沖程序，對(duì)加熱，制冷設(shè)備進(jìn)行控制。 EM235模擬量輸入模塊模擬量輸入/輸出模塊EM235（具有4路模擬量輸入、1路模擬量輸出）：235模塊是組合強(qiáng)功率精密線性電流揮桿其、意法半導(dǎo)體（ST）單片集成變動(dòng)其ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測(cè)回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4~20每A(通過(guò)250歐姆電阻轉(zhuǎn)換成DC1~5V或通過(guò)500歐姆電子轉(zhuǎn)換DC2~10V)橫留環(huán)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，連續(xù)輸送到接受裝置（計(jì)算機(jī)或顯示儀表）。字符之后還可以加入奇偶檢驗(yàn)位。這種方法傳輸數(shù)據(jù)的速度快，但當(dāng)傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)，不僅通信線路成本高，而且難以收發(fā)信號(hào)。可鏈接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至284點(diǎn)數(shù)字量或35點(diǎn)模擬量I/O。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。被控對(duì)象采樣設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置檢測(cè)裝置模擬量輸入模塊模擬量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊其他功能模塊數(shù)字量輸入模塊系統(tǒng)總線CPU主機(jī)模塊電源模塊編程器計(jì)算機(jī)可編程終端 PLC硬件系統(tǒng)組成 PLC的工作方式PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作。箱體式的PLC還有I/O擴(kuò)展箱體，它不含CPU，僅有電源及I/O單元的功能、擴(kuò)展箱體也依據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的多少劃分為不同的規(guī)格。PLC的主要性能，如速度、規(guī)模都是由它的性能來(lái)體現(xiàn)。2）程序設(shè)計(jì)：通用計(jì)算機(jī)具備豐富的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言等，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用，對(duì)編程者要求高。3）限時(shí)控制：繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器的時(shí)候動(dòng)作進(jìn)行限時(shí)控制，但其定時(shí)精度不高，易受環(huán)境影響，調(diào)整比較困哪。”P(pán)LC技術(shù)發(fā)展至今已十分成熟，與前期的產(chǎn)品相比較，目前的PLC不僅控制功能增強(qiáng)，功耗，體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且已經(jīng)具備遠(yuǎn)程I/O、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理和圖像處理功能，所有這些特點(diǎn)已經(jīng)使PLC大量應(yīng)用與連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程控制系統(tǒng)，與工業(yè)機(jī)器人，CAD/CAM成為今天自動(dòng)化技術(shù)的三大支柱。這套裝置設(shè)備體積龐大，可靠性差。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí)，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。熱電阻傳感器又可分為：（1） NTC熱電阻傳感器：該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。利用有效發(fā)射系數(shù)通過(guò)儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。由于本設(shè)計(jì)需要溫度檢測(cè)故用到了溫度傳感器。根據(jù)， 對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響情況,可歸納出在一般情況下,在不同的和和時(shí),被控過(guò)程對(duì)參數(shù)，的自整定要求如下:（1） 當(dāng)較大時(shí)，為加快系統(tǒng)響應(yīng)速度并防止起始偏差瞬間變大，可能引起微分過(guò)飽和，而使控制作用超出許可范圍,應(yīng)取較大的和較小的，同時(shí)為避免系統(tǒng)因積分飽和所引起的較大超調(diào)，應(yīng)對(duì)積分作用加以限制，通常取=0。另外，在對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定的過(guò)程中，PID參數(shù)的整定值是具有一定局域性的優(yōu)化值，而不是全局性的最優(yōu)值，因此這種控制作用無(wú)法從根本上決絕動(dòng)態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度的矛盾。不足之處在于積分作用具有滯后特性，積分作用太強(qiáng)會(huì)使被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，以至于導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 PID控制PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的經(jīng)典控制策略，是用于過(guò)程控制最有效的策略之一。（2）高性能模糊控制有以下幾種：自校正模糊控制、自組織模糊控制、多變量模糊控制?？刂谱饔眉癁橐唤M條件語(yǔ)句,狀態(tài)語(yǔ)句和控制作用均為一組被量化了的模糊語(yǔ)言集，如“正大”、“負(fù)大”、“正小”、“負(fù)小”、零等。他認(rèn)為所有的自然語(yǔ)言均是模糊的，比如“紅的”和“老的”等概念沒(méi)有明確的內(nèi)涵和外延，因而是不明確的和模糊的。 恒溫箱的設(shè)計(jì)主要是一種溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用的是PID和智能控制的結(jié)合，溫度控制系統(tǒng)由于存在著大慣性、非線性等特性，如果采用普通的控制算法，例如PID等，建立精確的數(shù)學(xué)模型是極其困難的，在線整定參數(shù)的能力差，不能滿足系統(tǒng)在不同條件下對(duì)參數(shù)的自整定要求，從而限制了控制效果的進(jìn)一步提高。（3）模糊控制與PID的結(jié)合：具體結(jié)合形式有很多種，主要是FUZZYPID復(fù)合控制和模糊整定PID參數(shù)的方法。智能控制方案主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法控制等。它避開(kāi)了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與分析的困難性?；诂F(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案是建立在對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述之上的。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)常用的控制方案有以下三類經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案和智能控制方案。第二章 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的各種理論，恒溫控制，模糊算法，PID控制算法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，準(zhǔn)確的溫度環(huán)境能夠讓研究人員獲得準(zhǔn)確的過(guò)程數(shù)據(jù)以及結(jié)果，對(duì)生物，農(nóng)業(yè)，漁業(yè)的發(fā)展有巨大的作用。從各個(gè)角度上看，我國(guó)恒溫箱儀器儀表產(chǎn)品還存在不少問(wèn)題。恒溫箱對(duì)于我們國(guó)家的科技水平更加高薪、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的更加繁榮、民生健康等方面時(shí)刻顯示著其重要性。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于模糊PID算法的恒溫箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于模糊PID算法的恒溫箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論恒溫箱是在一定溫度下，用以飼養(yǎng)或培養(yǎng)生物或生物的一部分（細(xì)胞等）的箱型器具。恒溫箱在實(shí)驗(yàn)研究、工業(yè)生產(chǎn)、民生工程方面都發(fā)揮著重要的作用。在適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表領(lǐng)域內(nèi)，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。所以恒溫箱在生物實(shí)驗(yàn)中顯得尤為重要，比如根據(jù)動(dòng)物生活習(xí)性的需要控制飼養(yǎng)棚合適的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行孵卵或動(dòng)物培養(yǎng)，在恒溫環(huán)境下各種細(xì)菌培養(yǎng)等。 內(nèi)容安排本設(shè)計(jì)論文共分六章，每一章的內(nèi)容簡(jiǎn)述如下：第一章 緒論，主要介紹恒溫箱的研究背景，意義以及現(xiàn)狀。計(jì)算機(jī)硬件與控制軟件的緊密集合必然導(dǎo)致新型的微機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。狀態(tài)空間法本質(zhì)上是一種時(shí)域的方法，它不僅描述了系統(tǒng)的外部特性，而且描述和提示系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能。第三類 智能控制方案智能控制方案是一類無(wú)需人的干預(yù)就能針對(duì)控制對(duì)象的狀態(tài)自動(dòng)地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的控制策略。（4）智能控制器具有總體自尋優(yōu)的特點(diǎn)。在溫度控制系統(tǒng)中，將溫度的影響因素作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，將其輸出作為PID控制器的參數(shù)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為樣本，在微機(jī)上反復(fù)迭代，自我完善與修正，直至系統(tǒng)收斂，得到網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，達(dá)到自整定PID控制器參數(shù)的目的也就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定PID參數(shù)的方法。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制都屬于智能控制方法它們與PID結(jié)合，適應(yīng)溫控系統(tǒng)非線性、干擾多、大滯后、時(shí)變等情況、模糊控制特別適應(yīng)于大慣性和純滯后的系統(tǒng)，無(wú)需知道系統(tǒng)的精確信息。 模糊理論及模糊控制模糊理論（Fuzzy Logic)（扎德）教授于1965年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理和模糊控制等方面的內(nèi)容. 早在20世紀(jì)20年代，含糊性的論文。模糊控制的基本思想：把人類專家對(duì)特定的被控對(duì)象或過(guò)程的控制策略總結(jié)成一系列以“IF(條件)THEN(作用)”形式表示的控制規(guī)則，通過(guò)模糊推理得到控制作用集，作用于被控對(duì)象或過(guò)程。（1）常規(guī)模糊控制：它是由輸入與輸出變量模糊化、模糊推理和決策算法、模糊判決等部分組成的一種語(yǔ)言控制器。規(guī)范控制規(guī)則的設(shè)計(jì)依據(jù)，并在某種意義上達(dá)到最優(yōu)；（8）加強(qiáng)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、使用且具有模糊推理功能的模糊集成芯片和模糊控制裝置、通過(guò)模糊控制系統(tǒng)等并將其推廣。（2）積分控制作用的特點(diǎn)能對(duì)誤差進(jìn)行記憶并積分，有利于消除系統(tǒng)的靜差。當(dāng)一個(gè)調(diào)好參數(shù)的PID控制器被應(yīng)用到模型參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的性能會(huì)變差，甚至不穩(wěn)定。模糊集E及模糊集EC均取為{NB, NM,NS, Z, PS, PM, PB } , 論域?yàn)閇 3, 3 ], 模糊輸出取為{NB,NM,NS, Z, PS, PM, PB} ,論域?yàn)閇 , ], 取為{NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB} ,論域?yàn)閇 , ],取為{NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB} , 論域?yàn)閇 3, 3 ] ,PID參數(shù)的整定必須考慮到在不同時(shí)刻3個(gè)參數(shù)的作用以及相互的互聯(lián)關(guān)系。熱敏傳感器。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門(mén)。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見(jiàn)光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見(jiàn)輻射高溫計(jì)）和比色法（見(jiàn)比色溫度計(jì)）。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。用于測(cè)量200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。 分度表是自由端溫度在0℃時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在20世紀(jì)60年代的汽車制造業(yè)，傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應(yīng)用與生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)中?？勺兂煽刂破骷捌湎嚓P(guān)外部設(shè)備，都易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。而PLC通過(guò)程序指令控制半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，一般一條指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。而PLC能適用于環(huán)境差的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 PLC的結(jié)構(gòu)工業(yè)中生產(chǎn)中使用的可編程控制器的型號(hào)有很多，它們雖然各有特點(diǎn)，但作為工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)組成、工作原理和編程方法等許多方面是基本相同的，常見(jiàn)的的PLC模塊有：1）CPU模塊：它是PLC的硬件核心。不同的廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相用。3）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。 S7系列中CPU22X的基本單元型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7200CPU221640S7200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU22414107個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU224XP24167個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU22624167個(gè)擴(kuò)展模塊本設(shè)計(jì)采用的是S7200CPU226,CPU226集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40個(gè)數(shù)字量I/O。在并行傳輸中，一個(gè)數(shù)據(jù)的每個(gè)數(shù)據(jù)位都有自己的傳輸線路，這樣數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少根傳輸線。它在發(fā)送字符時(shí)，要先發(fā)送起始位，然后才是字符本身，最后停止位。自由口通信在物理接口上要求雙方都使用RS485接口，波特率最高為38400bps，雖然PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串口為RS232口，但