【導(dǎo)讀】單片機根據(jù)輸入的各種命令,進行智能算法得到控制值,輸出脈沖。觸發(fā)號,通過過零觸發(fā)電路驅(qū)動雙向可控硅,從而控制溫度。示等功能,對控制溫度的控制精度具有較好的意義。查找資料,理解相關(guān)原理,學(xué)習(xí)相關(guān)知識。確定整體方案選擇并編寫軟件。仿真程序計算機實現(xiàn),對結(jié)果進行分析整理。整理資料,撰寫論文,準備答辯。文獻[3]鮑可進.PID參數(shù)自整定的溫度控制[J].江蘇理工大學(xué)學(xué)報,程和科學(xué)實驗中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。準確地測量和有效地控制。產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。傳統(tǒng)的經(jīng)典控制漸漸不能滿足控制要。應(yīng)用模糊控制技術(shù)來完成對系統(tǒng)的控制要求,引進模糊PID溫度控制,能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標,使學(xué)生得到較全面訓(xùn)練。10大小、難度適中,學(xué)生工作量飽滿,經(jīng)努力能完成。題目與生產(chǎn)、科研等實際問題結(jié)合緊密。10書寫格式符合規(guī)范。統(tǒng)的硬件設(shè)計以及硬件選擇,最后進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計以及仿真。

　　

【正文】 P I D 圖 27 K39。 、 K39。 、 K39。 隸屬函數(shù) P I D(2 ) 建立模糊規(guī)則 FuzzyPID 是在 PID 算法的基礎(chǔ)上 , 通過計算 當前系統(tǒng)誤差 E 和誤差變化率 EC , 利用模糊規(guī)則進行模糊推理 , 查詢模糊矩 陣表進行參數(shù)調(diào)整 。 建立 K 、 K 、 P I K 的模糊控制規(guī)則表分別如表 21 、 22 和 23 所 示 。 D 表 21 K 的模糊規(guī) 則表 P(3 ) 去模糊化 經(jīng)過模糊推理 后 , 模糊 PID 控制器整定的 3 個 修正參數(shù)進行去模糊化處理 , 取得精確量以計算輸出控制量 。 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 。 m m m u K39。 u K39。 u i P i D i i ?1 i ?1 i ?1 K39。K39。 K39。 。 P m D m I m u u u i i i i ?1 i ?1 i ?1 11 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計論文表 22 K39。 的模糊規(guī) 則表 D 表 23 K39。 的模糊規(guī) 則表 I (4 ) 確定參數(shù) K39。 、 K39。 、 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。 P P P P P KK min K K min* K39。 D D D D D KK min K K min* K I I I I I 其中 K min 、 K 、 K min 、 K 由以下公式得到 : P P D D K K , K K P U P U K K T ,K K T D U U D U U 12 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計論文 式中 : K 為比例控制下等幅振蕩時的比例增益 。 T 為比例控制下等幅振蕩 時振 U U [8] 蕩周期 。 13 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計論文 第三章 模糊 PID 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 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 , 電機驅(qū)動模塊 和外部存儲模塊等六大部分 。 系統(tǒng) [5] 總體框圖如圖 31 所示 。 圖 31 系統(tǒng)總 體框圖 (1 ) 單片機控制模 塊 : 它是系統(tǒng) 的核心模塊 , 用來控制其他各個 模塊的工 作情況 。 (2 ) 溫度采集模塊 : 該模塊用來 采集控制對象 的溫度 , 并輸入到單片機中 。 (3 ) 溫度設(shè)定模塊 : 用來設(shè)定 所需求的溫度 。 (4 ) 溫度超限報警 模塊 : 當溫度 高于上限或 者低于下限時 , 該模 塊啟動 , 以實現(xiàn)更好的人機交流 。 (5 ) 電機驅(qū)動模塊 : 該模塊分為兩個部分 。 加熱裝置與散熱裝置 。 (6 ) 外部存儲模塊 : 用來存儲設(shè)定溫度的上限值和下限值 。 (7 ) 溫度顯示模塊 : 顯示當前設(shè)定的溫度值 。 系統(tǒng)設(shè)計原則及系統(tǒng)總電路圖 系統(tǒng)設(shè)計原則 [4] 要求單片機系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高 、 操作維護方便 、 性價比高等特點 。 l. 可靠性 高可靠性是單片機系統(tǒng)應(yīng)用的前提 , 在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié) , 都應(yīng)該將可 靠性作為首要的設(shè)計準則 。 提高系統(tǒng)的可靠性 通常從以下幾個方面考慮 : 使用可 14 天津工業(yè)大 學(xué) 2020 屆 本科畢業(yè) 設(shè)計論文 靠性高的元器件 。 設(shè)計電路板時布線和接地要合理 。 對供電電源采用抗干擾措施 。輸入輸出通道抗干擾措施 。 進行軟硬件濾波 。 系統(tǒng)自診斷功能等 。 2. 操作維護方便 在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計時 , 應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護方便 , 盡量減少 對操作人員專用知識的要求 , 以利于系統(tǒng)的推廣 。 因此在設(shè)計時 , 要盡可能 減少 人機交互接口 , 多采用操作內(nèi)置或簡化的方法 。 同時系統(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行定位 , 以便進行維修 。 3. 性價比 單片機除體積小 、 功耗低等特點外 , 最大的優(yōu) 勢在于高性能 價格比 。 一個單 片機應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用 , 性價比是其中一個關(guān)鍵因素 。 因此 , 在設(shè)計時 , 除了保持高性能外 , 盡可能降低成本 , 如簡化 外圍硬件電路 , 在系統(tǒng)性能和速度 允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等 。 系統(tǒng)總電路圖 [11] 系統(tǒng)總設(shè)計圖 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) 計圖 單片機的選擇 本文選用 AT89C51 單片機 ,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)計論文 只 讀 存 儲 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 。 AT89C2051 是一種 帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機 。 單片機的可擦除只讀存儲器可以反 復(fù)擦除 1000 次 。 該器件采用 ATMEL 高密度 非易失存儲器制造技術(shù)制造 , 與工 業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容 。 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存 儲器 組合在單個芯片中 ,ATMEL 的