【正文】 、距離、煙塵和水汽等因素影響，測(cè)溫誤差較大。非接觸式測(cè)溫是通過接收被測(cè)介質(zhì)發(fā)出的輻射熱來判斷的。同時(shí)測(cè)量體可能與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)。接觸式測(cè)量的主要特點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度高。所以，溫度的檢測(cè)與控制是自動(dòng)控制工程的重要任務(wù)之一。4. 對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行曲線線性化處理。a. 測(cè)量信號(hào)校正。2. 盡可能選擇快速響應(yīng)的測(cè)量元件與變送設(shè)備。被檢測(cè)參數(shù)性質(zhì)的不同，準(zhǔn)確度要求、響應(yīng)速度要求的不同以及對(duì)控制性能要求的不同都影響檢測(cè)、變送器的選擇，要從工藝的合理性、經(jīng)濟(jì)性加以綜合考慮。在溫度的檢測(cè)過程中一般用熱電阻和熱電偶完成，熱電阻一般用在檢測(cè)精度要求不是很高的地方，而熱電偶則在靈敏度上比熱電偶更好，檢測(cè)精度能比熱電阻有一個(gè)數(shù)位的差異［7］。 溫度檢測(cè)與變送環(huán)節(jié)信號(hào)的檢測(cè)變送包含兩個(gè)方面，一是檢測(cè)環(huán)節(jié)，另一個(gè)是變送環(huán)節(jié)。其不需要采用大容量的電解電容器，容量大小為100uf耐壓為25伏，便可減少因?yàn)殡娫床▌?dòng)的影響和濾去紋波，很好地改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。本電路中使用的電容大小為470uf,耐壓為25伏。整流可通過四個(gè)二極管進(jìn)行全波整流，也可以利用集成整流堆來進(jìn)行（同原理）。從整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來看，其中有幾塊集成芯片和多個(gè)電阻、電容等器件，其功率總和應(yīng)在2W左右，所以考慮整個(gè)系統(tǒng)的功率裕量，采用78M05作為整個(gè)系統(tǒng)的供電芯片。 電源電路由于整個(gè)系統(tǒng)都是用單片機(jī)和各類芯片及電阻、電容組成的，其工作電壓為＋5V，不需要負(fù)電壓，可采用三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805系列的芯片［6］。 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件由電源電路，溫度檢測(cè)變送電路、模數(shù)接口轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)系統(tǒng)和人機(jī)接口等部分組成。本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)硬件和軟件的每一個(gè)部分進(jìn)行了分析，在后半部分還對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行了訪真與程序調(diào)試?？梢詫⒉蓸宇l率提高到很多的水平，使控制結(jié)果更準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)性、控制效果更好。同時(shí)也省去了為建造燃料供應(yīng)子系統(tǒng)的費(fèi)用，節(jié)約了成本。(2) 由于采用了離線的方法進(jìn)行模糊運(yùn)算，很大程度上的減少了編程的麻煩，實(shí)現(xiàn)起來較容易。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。這種方法能夠很好的完成模糊控制過程中大量的運(yùn)算的問題，減少了編程的難度和處理機(jī)做這些運(yùn)算所花費(fèi)的時(shí)間。模糊控制算法發(fā)展到今天，已經(jīng)成功的解決了這個(gè)問題。同時(shí)三種方案都存在著同一個(gè)問題，那就是在其內(nèi)部怎么進(jìn)行模糊運(yùn)算。綜上所述：方案2是無論是從經(jīng)濟(jì)方面、科學(xué)性還是從實(shí)現(xiàn)的容易程度、環(huán)境保護(hù)上都優(yōu)于其它兩個(gè)方案，不失為最佳的選擇。如燃油的燃燒效率問題（通過采樣油爐排氣口的氧氣濃度完成），即要檢測(cè)的變量有兩個(gè)，爐內(nèi)溫度和排氣口的氧氣含量。(5) 方案1和3采用燃料作為能量供應(yīng)，而方案2采用電能。但本系統(tǒng)中只要求實(shí)時(shí)顯示溫度即可，所以LED顯示器是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。(3) 方案1和方案2采用了價(jià)格便宜的LED顯示器，而方案3采用了相對(duì)昂貴的LCD顯示器。而方案3采用的是集成的熱電偶溫度變送器，具有冷端溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)調(diào)整、零點(diǎn)遷移、量程調(diào)整以及線性化等功能。而方案2和方案3采用了單片機(jī)及工控機(jī)，能夠很好的解決上述問題。LED顯示器用于實(shí)時(shí)的顯示測(cè)量的溫度。工控機(jī)利用模糊算法，根據(jù)給定量與測(cè)量量的偏差進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出模糊輸出量，控制調(diào)節(jié)閥的開啟程度，自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)猓瑥亩鸬搅苏{(diào)節(jié)溫度的目的。熱電偶溫度變送器作為測(cè)量工具，對(duì)溫度變量進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器。TL255189C2051固態(tài)繼電器LED顯示DDZ—Ⅲ熱電偶溫度變送器鍵 盤電爐溫度 方案2的原理框圖(3) 系統(tǒng)原理框圖 3. 方案3(1) 硬件組成：工控機(jī)、集成的熱電偶溫度變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器、調(diào)節(jié)閥、燃料供應(yīng)子系統(tǒng)。(2) 工作原理：由集成的熱電偶變送器對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并完成信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化、變送功能。LED顯示器用于實(shí)時(shí)顯示測(cè)量的溫度。調(diào)節(jié)閥根據(jù)PLC的輸出量自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)?，從而起到了調(diào)節(jié)溫度的目的。A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸出到PLC。 設(shè)計(jì)思想1. 方案1(1) 硬件組成：PLC、A/D轉(zhuǎn)換器、熱電阻、調(diào)節(jié)閥、燃油供應(yīng)子系統(tǒng)。當(dāng)然每一種方案都有其各自的優(yōu)點(diǎn)?；谀：惴ǖ臏囟瓤刂葡到y(tǒng)，可用各類處理器，如微機(jī)、單片機(jī)、DSP等作為模糊控制器，其內(nèi)部運(yùn)行模糊算法程序，用于根據(jù)輸入的溫度信號(hào)進(jìn)行處理從而達(dá)到做出模糊控制的目的。很顯然，人機(jī)接口裝置越完備，其能實(shí)現(xiàn)的功能也越強(qiáng)，這樣也越能增加產(chǎn)品的功能和親合力。變送器傳感器輸入轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或者電流信號(hào)，再通過輸入輸出接口裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后輸入到模糊處理器中進(jìn)行模糊控制。(4) 模糊控制器 它是一臺(tái)處理器，用于完成模糊推理的過程與根據(jù)輸入量和模糊運(yùn)算做出模糊控制工作。(2) 輸入輸出接口裝置 它完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換，信號(hào)采樣與濾波等工作。它屬于智能控制范圍[2]。這方面的嘗試有待深入。4. 模糊控制算法的改進(jìn)和研究。2. 模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)方法的研究，包括模糊集合隸屬函數(shù)設(shè)定方法，量化水平，采樣周期的最優(yōu)選擇，規(guī)則的系數(shù)，最小實(shí)現(xiàn)規(guī)則和隸屬函數(shù)自動(dòng)生成等問題，以及進(jìn)一步給出模糊控制器的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。其中兩個(gè)重要的問題是：如何獲得模糊規(guī)則即隸屬函數(shù)問題以及如何保證模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有模糊性的表示形式。 模糊系統(tǒng)建模及參數(shù)辨識(shí)建模與參數(shù)辨識(shí)是實(shí)現(xiàn)控制的重要基礎(chǔ)，因此這一研究工作從199年至今一直是模糊控制領(lǐng)域的熱門話題。專家系統(tǒng)技術(shù)考慮了更多方面的問題，例如，是什么組成知識(shí)以及如何組織、如何表達(dá)、如何應(yīng)用知識(shí)等。把專家系統(tǒng)技術(shù)引入模糊控制之中，目的是進(jìn)一步提高模糊控制器的智能水平。專家模糊控制器EFC(Expert Fuzzy Controller)，1984年他發(fā)表了關(guān)于模糊控制系統(tǒng)展望的論文，提出這一新概念。由于模糊邏輯控制所要確定的參數(shù)很多，專家的經(jīng)驗(yàn)只能起一個(gè)指導(dǎo)作用，很難根據(jù)它準(zhǔn)確地求出各項(xiàng)參數(shù)，因而實(shí)際上還要反復(fù)試湊，尋找一個(gè)最優(yōu)過程。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境的變化具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，所以可結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力來訓(xùn)練模糊規(guī)則。神經(jīng)模糊控制(NeuronFuzzy Control)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與模糊邏輯控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制方法。近年來，模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都在各自的學(xué)科里取得了引人注目的進(jìn)展，而且在這兩個(gè)學(xué)科的邊緣開辟了眾多研究新領(lǐng)域。隨著其它學(xué)科理論、新技術(shù)的建立和發(fā)展，使模糊理論的應(yīng)用將越來越廣泛。模糊開發(fā)軟件包也充滿市場(chǎng)。模糊芯片也已研制成功且功能不斷加強(qiáng)，成本不斷下降。各種模糊產(chǎn)品充滿了日本、西歐和美國(guó)市場(chǎng)，如模糊洗衣機(jī)、模糊吸塵器和模糊攝相機(jī)等，模糊技術(shù)幾乎變得無所不能，各國(guó)都爭(zhēng)先開發(fā)模糊新技術(shù)和新產(chǎn)品。d. 根據(jù)輸入量和模糊關(guān)系R求出所對(duì)應(yīng)的輸出量。一般而言實(shí)現(xiàn)模糊運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)分以下幾步：a. 通過語(yǔ)氣算子和補(bǔ)運(yùn)算，求得模糊集合。(5) 模糊推理在模糊控制中，模糊控制規(guī)則通常是由模糊條件語(yǔ)句來描述的，它符合人們的思維和推理規(guī)律，是一種較為直接的模糊推理。b. 模糊判斷句 模糊判斷句是模糊語(yǔ)言中最基本的語(yǔ)句，又稱為陳述判斷句。根據(jù)其語(yǔ)義各構(gòu)成語(yǔ)法規(guī)則不同，可以分為下述幾種類型。：把一個(gè)模糊詞轉(zhuǎn)化為明確題詞的算子稱為判定化算子。在模糊控制中，采樣的輸入總是精確量。(3) 語(yǔ)氣算子 表示語(yǔ)氣程度的模糊量詞，它有集中化算子和松散化算子兩類。v. G是記法規(guī)則，它規(guī)定了原子詞，即原始項(xiàng)構(gòu)成全部項(xiàng)之后的詞義變化。iii. U是N的論域。設(shè)x為模糊命題A的真值，y為模糊命題B的真值，在連續(xù)邏輯中，邏輯運(yùn)算規(guī)則如下：邏輯并： ()邏輯交： ()邏輯非： ()限界差： ()限界和： ()限界積： ()蘊(yùn)涵： ()等價(jià)： ()3. 模糊語(yǔ)言(1) 語(yǔ)言變量由一個(gè)五元體（N,T(N),U,M,G）來表征的變量，五元體中各個(gè)元定義如下：i. N是變量名稱，即單詞。模糊命題的一般形式是A：e is F(或e是F) 式中e是模糊變量，F(xiàn)是模糊概念所對(duì)應(yīng)的模糊集合?？梢?，以模糊矩陣合成運(yùn)算所執(zhí)行的模糊變換在意義重大。 A是輸入量論域V上的模糊向量；B是輸出控制量論域W上的模糊向量；R是輸入和輸出論域V和W之間的關(guān)系。”，它用來代表模糊矩陣的相乘，與線性代數(shù)中的矩陣乘極為相似，只是將普通矩陣運(yùn)算中對(duì)應(yīng)元素間相乘用小運(yùn)算“”來代替，而元素間相加用取大“”來代替，具體定義如下：設(shè)兩個(gè)模糊矩陣，合成運(yùn)算結(jié)果也是一個(gè)模糊矩陣，則。(3) 模糊矩陣 當(dāng)是有限集合時(shí)，則的模糊關(guān)系可用下列階矩陣來表示 ()式中元素，該矩陣稱為模糊矩陣，簡(jiǎn)記為：。設(shè)為集合X到Y(jié)的直積集,R是的一個(gè)模糊子集,它的隸屬函數(shù)為,這樣就確定了X與Y的模糊關(guān)系R,由隸屬函數(shù)刻畫,函數(shù)代表序偶具有關(guān)系R的程度。x與y無某種關(guān)系，即xy。4. 模糊關(guān)系(1) 關(guān)系 客觀世界的各事物之間普遍存在著聯(lián)系，描寫事物之間聯(lián)系的數(shù)學(xué)模型之一就是關(guān)系，常用符號(hào)R表示。x對(duì)A的歸屬次數(shù)和n 的比值就是統(tǒng)計(jì)出的元素x對(duì)A 的隸屬函數(shù)： ()當(dāng)n足夠大時(shí)，隸屬函數(shù),是一個(gè)穩(wěn)定值，但對(duì)于現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)中,由于各類條件限制，n不能過于太大，所以，采用一些有經(jīng)驗(yàn)的專家和工人的技術(shù)數(shù)據(jù)來代替之，所以此法又可稱為專家法。模糊統(tǒng)計(jì)與隨機(jī)統(tǒng)計(jì)完全不同，模糊統(tǒng)計(jì)是對(duì)模糊性事物的可能性程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果稱為隸屬度。但其不同于普通集合，互補(bǔ)律不成立，即 () 隸屬函數(shù)的確定，應(yīng)該是反映出客觀模糊現(xiàn)象的具體特點(diǎn)，要符合客觀規(guī)律，而不是主觀臆想。 (2) 等級(jí) 模糊集合A，B若對(duì)所有元素X，它們的隸屬函數(shù)相等，即A，B也相等。3. 模糊集合的運(yùn)算模糊集合與它的隸屬函數(shù)一一對(duì)應(yīng)，因此模糊集的運(yùn)算也通過隸屬函數(shù)的運(yùn)算來刻畫。不論論域是否有限都可能表示為 ()式中積分號(hào)不是高等數(shù)學(xué)中的積分意義，也不是求和號(hào)，而是表示各個(gè)元素與隸屬度對(duì)的一個(gè)總括形勢(shì)。(2) 無限論域在論域是無限的情況下，上面的記法是不完全的，為此需將表示方法從有限論域推廣到一般情況。（x）稱為元素x對(duì)A的隸屬度，即x隸屬于A的程度。設(shè)給定論域U，181。因此模糊集合完全由其隸屬函數(shù)所刻畫。這樣一個(gè)模糊的概念只要指定論域U中各個(gè)元素對(duì)它的符合程度，這樣模糊概念也就得到一種集合表示了。這樣，特征函數(shù)就可以取0~1無窮多個(gè)值，即特征函數(shù)可以演變成可以無窮取值的邊疆邏輯函數(shù)。在普通集合中，可用特征函數(shù)來描述集合，而對(duì)于模糊性的事物，用特征函數(shù)來表示其屬性是不恰當(dāng)?shù)摹?模糊控制的基本原理 模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1. 模糊集合人們常用一些模糊概念思考問題，比如說“這棟樓房高”、“氣候炎熱”等，這里“高”和“炎熱”沒有明確的內(nèi)涵和外延，但具有量的含義。目前，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)相互結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用人腦的智能信息處理系統(tǒng)，其發(fā)展前景十分誘人。從已實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)來說，它具有易于掌握、輸出量連續(xù)