【正文】 能使恒溫箱的溫度控制更好，更準(zhǔn)確?；谶@樣的要求，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)修正偏差和偏差變化率的比例系數(shù)，達(dá)到優(yōu)化模糊控制器的作用，從而進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)時(shí)控制的效果，有強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)能力。該方法響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)、算法簡(jiǎn)單，且易于用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。作為模仿人的思維進(jìn)行決策的智能控制也具有非線性的特點(diǎn)。但這類方法需要知道精確的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型形式。第二類：基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案現(xiàn)代控制理論以線性代數(shù)和微分方程為主要的工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來(lái)分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大的推動(dòng)了工業(yè)控制系統(tǒng)的理論領(lǐng)域增加了新的內(nèi)容。其主要運(yùn)作原理是：由溫度傳感器檢測(cè)溫度，通過(guò)EM235進(jìn)行溫度傳送至STEP7中，此時(shí)載入模糊PID算法的STEP7已成為一個(gè)模糊PID控制器，該溫度通過(guò)STEP7的算法計(jì)算之后輸出來(lái)控制制冷加熱設(shè)備進(jìn)行恒溫控制，組態(tài)王可以全程監(jiān)控溫度變化以達(dá)到人機(jī)交互的目的。在生物實(shí)驗(yàn)室中，為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對(duì)與溫度環(huán)境的要求十分嚴(yán)格。我國(guó)目前在恒溫控制技術(shù)總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以點(diǎn)位控制以及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變的溫度系統(tǒng)控制。利用各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。常用的恒溫箱主要分為三類：高溫恒溫箱（高于60℃）；中溫恒溫箱（10~60℃）；低溫恒溫箱（低于10℃）。而從國(guó)家的有關(guān)政策看，國(guó)家現(xiàn)階段在科技創(chuàng)新的政策是提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國(guó)力的關(guān)鍵。產(chǎn)品的穩(wěn)定性長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有得到解決，影響到我國(guó)其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，而對(duì)于大型精密儀器我們還沒(méi)有達(dá)到理想水平，國(guó)內(nèi)對(duì)恒溫箱的需求依賴進(jìn)口較多。在工業(yè)生產(chǎn)中，恒溫箱有著廣泛的應(yīng)用，在直接生產(chǎn)產(chǎn)品中，由于產(chǎn)出的一些產(chǎn)品的特殊性，必須保持恒溫環(huán)境下，運(yùn)用恒溫箱就可以達(dá)到這個(gè)效果，借此來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量，所以對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，恒溫箱對(duì)于保存工業(yè)產(chǎn)物扮演著極為重要的角色。第三章 硬件設(shè)計(jì)，主要介紹傳感器以及PLC的比較以及選擇。第一類：經(jīng)典控制方案經(jīng)典控制方案可以分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案和數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方案。它是通過(guò)數(shù)學(xué)方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合。它實(shí)質(zhì)是一種無(wú)模型的控制方案，即在不需要知道對(duì)象精確模型的情況下，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用，使實(shí)際響應(yīng)曲線逼近理想響應(yīng)曲線。常用的溫度控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和要求的性能指標(biāo)有所不同。①FUZZYPID復(fù)合控制：當(dāng)偏差較大時(shí)采用模糊控制，響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)性能好；偏差較小時(shí)采用PID控制，使具有良好的靜態(tài)性能。如果采用自適應(yīng)等控制算法，就要花費(fèi)大量的精力去分析系統(tǒng)的模型，并且由于溫度控制系統(tǒng)的模型復(fù)雜，建立模型也比較難于正確地描述系統(tǒng)的真實(shí)行為，所以采用該控制方法也不是非常合適的?？墒牵谔囟ǖ沫h(huán)境中，人們用這些概念來(lái)描述某個(gè)具體對(duì)象時(shí)卻又能心領(lǐng)神會(huì)，很少引起誤解和歧義。模糊控制的特點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，特別適用于非線性、時(shí)變、模型不完全的系統(tǒng)上。（3）復(fù)合模糊控制：模糊控制與專家控制結(jié)合、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于遺傳算法優(yōu)化的模糊控制。由于其原理簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟。（3）微分控制作用的特點(diǎn)通過(guò)對(duì)誤差進(jìn)行微分，能感覺(jué)出誤差的變化趨勢(shì)，增大微分控制作用可加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)減小。 模糊PID控制模糊自整定PID ：是模糊控制器與傳統(tǒng)PID 控制器的結(jié)合,利用模糊推理判斷的思想, 根據(jù)不同的偏差偏差變化率對(duì)PID 的參數(shù)，進(jìn)行在線自整定,傳統(tǒng)PID控制器在獲得新的，后,對(duì)控制對(duì)象輸出控制量。（2） 當(dāng)和為中等大小時(shí)，為使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)減小，并保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度，的值的大小適中。溫度傳感器按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。只有?duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。接觸式溫度傳感器又可分為熱電阻傳感器和熱電偶傳感器，盡管其作用相同都是測(cè)量物體的溫度，但是他們的原理與特點(diǎn)卻并不完全相同。（2）PTC熱電阻傳感器：該類傳感器為正溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而增大。因此，在熱電偶測(cè)溫時(shí)，可接入測(cè)量?jī)x表， 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后，即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。同時(shí)維護(hù)不便，而且，完全由邏輯硬件構(gòu)成，接線十分復(fù)雜。 PLC與其他控制技術(shù)比較隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及個(gè)種智能技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了多種實(shí)用的控制技術(shù)，比如繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)以及PLC控制技術(shù)。PLC使用半導(dǎo)體集成電路定時(shí)器，定時(shí)精度高，通過(guò)編寫程序來(lái)進(jìn)行定時(shí)控制，非常方便。而PLC能提供的編程語(yǔ)言少，邏輯簡(jiǎn)單，容易學(xué)習(xí)和使用。2）電源模塊：它為PLC運(yùn)行提供內(nèi)部工作電源，而且，有的還可為輸入信號(hào)提供電源。除上述模塊，PLC還有特殊的智能或稱功能模塊。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。這時(shí)才是PLC的真正輸出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的PLC是西門子公司的S7200型，西門子S7200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。還有13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20Hz高速脈沖輸出，具有PID控制器。并行通信一般用于PLC內(nèi)部元件之間、PLC主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間或近距離智能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。異步傳送較為簡(jiǎn)單，彈藥增加傳送位，將影響傳輸速率。 所示為如何使用組態(tài)DIP開(kāi)關(guān)組態(tài)EM235模塊。NY開(kāi)始采樣時(shí)間將A/D采樣的設(shè)定值和反饋值分別置入VD250和VD260將e和ec分別量化到輸入模糊化論域[3,2,1,0,1,2,3]中的對(duì)應(yīng)元素，置入VW200和VW300中先使用填表程序，利用量化后的ec和e計(jì)算出偏移地址尋址，然后在使用賦值的方法得出KP,KI,KD的增量。的查詢方式相似 所以在此只列舉的查詢方式，論域?yàn)閇，]。為了簡(jiǎn)略程序，故設(shè)置填表子程序，在每一次對(duì)，進(jìn)行計(jì)算時(shí)進(jìn)行調(diào)用。以上得到的只是反模糊化后，的增量，所以要進(jìn)行加法運(yùn)算來(lái)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，PID的3 個(gè)參數(shù)的初始值分別取為=、= 、=。熄滅停止指示燈并初始化PID。組態(tài)王具有強(qiáng)大的通訊能力和良好地開(kāi)放性，可以與一些常用I／O設(shè)備直接進(jìn)行通訊，I/O設(shè)備包括：可編程控制器(PLC)、智能模塊、板卡，智能儀表等等。3）板卡方式：板卡類設(shè)備直接插在“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”的擴(kuò)展槽內(nèi)，“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”通過(guò)訪問(wèn)板卡的I／O地址直接與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換．4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式：I／O設(shè)備作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與“組態(tài)王計(jì)算機(jī)。工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對(duì)以有工程進(jìn)行搜索、田間、備份、恢復(fù)以及現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等工程。在恒溫箱的組態(tài)王編譯中主要使用了，子菜單命令以及退出，返回命令，以退出命令為例如下圖 在工具欄中按鈕位置① 先在工具欄中找出按鈕。參考文獻(xiàn)[1] 楊樹(shù)亮, 林行辛等. 模糊 PID 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SpringerVerlag Berlin Heidelberg. .附 錄1 S7200地址表S7200地址地址域格式類型VD100過(guò)程變量實(shí)型輸入VD104設(shè)定值實(shí)型輸入VD108輸出實(shí)型輸入/輸出VD112增益實(shí)型輸入VD116采樣時(shí)間實(shí)型輸入VD120積分時(shí)間或復(fù)位實(shí)型輸入VD124微分時(shí)間或速率實(shí)型輸入VD128偏差實(shí)型輸入/輸出VD132以前的過(guò)程變量實(shí)型輸入/輸出開(kāi)始按鈕離散輸入停止按鈕離散輸入SMB34中斷時(shí)間字節(jié)輸出VD250設(shè)定值輸入實(shí)型輸入VD260實(shí)際溫度值實(shí)型輸入/輸出VW200模糊化后的偏差變化e字輸出VD270偏差變化e實(shí)型輸出VW300模糊化后的ec字輸出VD290偏差變化率ec實(shí)型輸出VD800KP的增量實(shí)型輸出VD804KI的增量實(shí)型輸出VD808KD的增量實(shí)型輸出2 STEP72MicroW IN32程序如下：主程序SBR0:SBR1:SBR2:SBR3：SBR4:SBR5:SBR6:SBR7:INT_0:譯 文一種針對(duì)非線性不確定系統(tǒng)的一種模糊PID控制器,摘 要為了控制系統(tǒng)包含非線性或不確定性的系統(tǒng)，而控制策略必須處理這些影響。模糊邏輯控制器（FCL）是基于模糊邏輯的，同傳統(tǒng)的邏輯系統(tǒng)相比，模糊邏輯控制器是更接近人類的思維和自然語(yǔ)言，從這個(gè)角度看，F(xiàn)LC的重要組成部分是一組邏輯控制規(guī)則，該規(guī)則是與模糊蘊(yùn)涵和推理規(guī)則相關(guān)的雙重概念。2 非線性模糊PID控制的推導(dǎo)到目前為止最流行的模糊控制器開(kāi)發(fā)需要兩個(gè)輸入，例如偏差和偏差變化率（短期速率）。表示FLC在采樣時(shí)間nT的增益輸出。應(yīng)當(dāng)指出的是，模糊集‘OUTPUT2’的模糊算法不同于‘OUTPUT1’的模糊算法。類似的，在控制塊2中2種情況在比例變化率和比例acc中