單片機的空調(diào)機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、空調(diào)機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計摘要空調(diào)機的溫度控制對于工業(yè)和日常生活等工程都具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文將傳統(tǒng)控制理論與智能控制理論相結(jié)合應(yīng)用于溫度控制的實際工程中。首先，設(shè)計出系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，然后，從熱力學(xué)的角度對溫度對象的特性做了較深入的分析， 從理論上推導(dǎo)出溫度對象的常用的一階帶純滯后的近似數(shù)學(xué)模型， 并給出了數(shù)學(xué)模型中各參數(shù)的含義。 在此基拙上， 本文分析了現(xiàn)有空調(diào)機控制方法的利弊， 并針對它們各自的優(yōu)、缺點， 對具有純滯后特性的溫度對象提出一種改進的模糊控制方法。 該方法將模糊控制、 PID 控制結(jié)合起來。通過數(shù)字仿真表明該方法對空調(diào)機溫度的控制具有超調(diào)小 （ 可達到無超調(diào) ） 、 調(diào)節(jié)時間

2、短、 魯棒性好等優(yōu)點。在此基拙上，用階躍信號做激勵，辨識出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。本文的最后， 通過對實物實驗結(jié)果可以看出， 本文所提出的改進的模糊控制算法對非線性、 具純滯后環(huán)節(jié)對象的控制是很有效的。 溫度控制系統(tǒng)的軟件采用匯編語言編制，控制算法部分采用C與匯編混合編程。該軟件基 于Windows20000/xp平臺，人機界面友好，易于用戶操作。具有在線修 改采樣時間、控制算法、控制參數(shù)、圖形顯示及數(shù)據(jù)保存和打印功能。設(shè)計的空調(diào)機溫度控制的精確性，使用方便，功能齊全。關(guān)鍵詞:PWM空制模型辨識模糊控制PID控制目錄摘要 - 1 -Abstract 錯. 誤！未定義書簽。目錄 - 1 -前言 - 2

3、-1 MCS-51單片機簡介 -6 -1.1 芯片的引腳描述- 6 -1.2 MSC-51 單片機中央處理器- 9 -2 溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)-.11 -2.1 總體設(shè)計 -.11 -2.2 信號采樣電路設(shè)計 -12-2.2.1 溫度采樣電路設(shè)計 -12-2.2.2 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 -14-2.3 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計- 16 -2.3.1 A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法 - 16 -2.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) -17 -2.3.3 ADC0809的主要特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu) -17 -2.3.4 ADC0809管腳功能及定義 -18 -2.3.5 ADC0809與 8031 的接 口電路 -

4、20 -2.4 軟件系統(tǒng)的初始化程序- 20 -2.5 軟件程序的主循環(huán)框架- 21 -2.6 校準(zhǔn)程序 - 23 -3 控制算法的研究- 25 -3.1 PID算法的研究-25 -3.2 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計- 25 -3.2.1 模糊控制算法- 26 -3.2.2 模糊控制的基本概念- 27 -3.2.3 模糊控制過程- 28 -總結(jié) - 33 -致謝 - 34 -參考文獻 - 35 -前言控制菌種生長環(huán)境的設(shè)施和設(shè)備由功能簡單、 單一的氣候箱發(fā)展成現(xiàn)在控制復(fù)的人工氣候室， 這對于研究在人工模擬自然生態(tài)環(huán)境中生長因素對菌種生長的提供了必要的條件和能夠繼續(xù)深入研究的基礎(chǔ)。目前， 大多數(shù)菌種培養(yǎng)車

5、間都采取通過控制水加熱機組和水制冷機組進行溫度的調(diào)節(jié)，這使得整個控制設(shè)備占于龐大，控制復(fù)雜，能耗大，投資高。 部分氣候室采用中央空調(diào)控制溫度， 但中央空調(diào)同樣存在成本高低精度的問題，且存在不同氣候室同時向主機提出兩種不同運行式請求，導(dǎo)致系統(tǒng)失控的可能，因此，此種車間的控溫方法也存在缺陷。所以，操作簡單，控制精度高， 系統(tǒng)性能好，投資低的新型菌種培養(yǎng)車間正為人們所期待。 本文提出了一種以普通壁掛式空調(diào)來調(diào)節(jié)人工氣候室溫度的新方法，加以合理智能算法可以有效地對溫度進行高精度恒溫控制，而且成本較低，操作方便。課題的研究目的：高精度溫度控制就是實現(xiàn)溫度的更加精確化， 準(zhǔn)確化。 實現(xiàn)溫度恒溫化，更好的來

6、滿足菌種的生長溫度。當(dāng)今空調(diào)機的溫度控制是人們利用可控電路對空調(diào)機進行控制， 來實現(xiàn)對溫度的控制。 它只能滿足人們一般的需求， 溫控精度也不高， 對更高的溫度需求不能滿足。 例如菌種的培養(yǎng)車間， 菌種的生長需要非常穩(wěn)定的溫度環(huán)境， 對溫度的要求非常高， 這就需要對空調(diào)機的溫度來實現(xiàn)高精度控制。培養(yǎng)菌種的培養(yǎng)車間需要較高的溫度精度， 它的溫度控制一般是由空調(diào)機來實現(xiàn)的，而現(xiàn)今空調(diào)機的控溫精度不高，一般在23度左右，誤差比較大。 這就需要對我們控溫系統(tǒng)進行改進。 來實現(xiàn)空調(diào)機高精度的控制。 菌種培養(yǎng)車間需要的誤差一般在0.5 度左右， 這首先需要非常靈敏的裝置對溫度進行檢測， 防止因檢測而帶來的錯

7、誤。 這可以用電接水銀溫度計(WXGffi)進行測量。將測量的信號通過高靈敏度的溫度傳感器送到微處理器中。從而用微處理器來實現(xiàn)對空調(diào)機的高精度溫度控 制。這樣才能滿足培菌車間的需要。本課題的研究意義：要使菌種培育更好，就必須有一流的生長條件和環(huán)境。傳統(tǒng)的菌種培養(yǎng)車間是育種試驗必不可少的條件， 它可以縮短試驗周期， 可以模擬各種氣候條件而不受自然氣候的制約和影響。 但是溫度控制的精度還是不高，這就必須對空調(diào)機進行改進，實現(xiàn)對溫度高精度控制。本系統(tǒng)就是針對以上老系統(tǒng)存在的不足及實際要求設(shè)計開發(fā)的。只要設(shè)定運行曲線后， 就可連續(xù)自動地運行， 按照給定曲線同時調(diào)節(jié)溫 度，并保存實際運行的參數(shù)和設(shè)定參數(shù)

8、。課題的特點及具體要求：O菌種培養(yǎng)車間是一個多變量相互禍合的復(fù)雜系統(tǒng)，溫度具有純滯 后、大慣性特性。而且外界的氣候的變化也會對室內(nèi)的溫度產(chǎn)生影響。所以按照常規(guī)的控制方法， 要對溫室對象建立精確數(shù)學(xué)模型幾乎是不可能的， 而且控制精度很難保證育種過程的要求。 培養(yǎng)車間能夠在任意時候模擬任意的氣候條件， 而且溫度要能夠嚴(yán)格按照給定曲線變化， 要求具有保護功能。 根據(jù)己有控制系統(tǒng)的運行經(jīng)驗和不足之處， 改造其老系統(tǒng)， 要求實現(xiàn)的主要功能和技術(shù)指標(biāo)如下 : 系統(tǒng)需采用兩級計算機控制，上位機采用工控機，下位機采用自行開發(fā)的智能控制器。(2系統(tǒng)的控制算法采用智能控制算法，溫度的控制精度要求為土 0.2,上位

9、機應(yīng)用程序是在Windows9科境下開發(fā)的應(yīng)用程序，可以監(jiān) 控多臺下位機，要求有參數(shù)設(shè)定計算、過程監(jiān)控、 數(shù)據(jù)存儲和通信等功 能。為下位機具有實時控制功能，在上位機出現(xiàn)故障的時候可以實施單 獨控制，并且可靠性要高。本文的主要工作本文針對單片機對溫度控制監(jiān)測系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)展開研究工作，主要集中在以下幾個方面:分析項目要求，介紹以低成本為核心指導(dǎo)思想的溫度控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計， 統(tǒng)的組成和工作原理， 闡述多點校準(zhǔn)技術(shù)和線型插值技 術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，以及些技術(shù)的應(yīng)用對降低成本的作用。(2系統(tǒng)的硬件設(shè)計，介紹主要硬件的選型及其主要特點，溫度傳感 器Pt100采樣以及信號放大處理，信號調(diào)理與A/

10、D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計，低 壓線性穩(wěn)壓器的電路設(shè)計，片機接口電路的設(shè)計以及電路的總體設(shè)計 等。模塊功能設(shè)計及實現(xiàn)，詳細(xì)介紹在溫度監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用到的各個模塊的功能和應(yīng)方法， 涉及到各個模塊的功能和工作原理， 各個控制寄存器的設(shè)定，模塊之間的關(guān)系協(xié)作方式等。包括基本始終模塊的應(yīng)用，ROMff儲器X25043/45的應(yīng)用，數(shù)碼顯示管的應(yīng)用以及按鍵等的實現(xiàn)。0系統(tǒng)的總體設(shè)計和主要程序模塊，程序設(shè)計采用匯編語言和C語 言模式，并將低本高精度思想融入其中，介紹的程序模塊包括: 系統(tǒng)初始化程序、主循環(huán)框架、準(zhǔn)程序、LE躁碼顯示程序并給出了程序的設(shè) 計流程圖和部分程序源代碼?？偨Y(jié)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計， 介紹了使用現(xiàn)狀

11、以及未來的改進和發(fā)展方向。1 MCS-51單片機簡介1.1 芯片的引腳描述HMOSJ造工藝的MCS-51單片機都采用40引腳的直插封裝（DIP方 式），制造工藝為CHMOS 80C51/80C31芯片除采用DIP封裝方式外， 還采用方型封裝工藝，引腳排列如圖。其中方型封裝的CHMOS5片有44只引腳，但其中4只引腳（標(biāo)有NC的引腳1、12、23、34）是不使 用的。在以后的討論中，除有特殊說明以外，所述內(nèi)容皆適用于CHMOS號rL 心H。PU PL! 111P1J 一 PL&ew PI4 一 叫了一R*rvrDP3.CI PJ.l P32 -P3 卬_ P3.5 FX4 m 一 XTR

12、L1一 XTAL2 Vr»o ( 23 4S67 算 90I t 3 J 4 $ 7 8 vrl B t Irlrflr IB Ik*-PO用PCI一 PQ3一 PO J一P0.4一 Ffl.fP0.6一 PO 7eO '除Ar.RmoGPSENP3.7一 F"市- Fid一咯4 一冏Pi.i一pi.iP2.QXTALL X1ALZ3%一PSKNS051/plAIRPRM gX z用QV« Vw圖1.1 MCS-51的邏輯符號圖如圖，是。在單片機的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2 條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸 出

13、（I/O）引腳。下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40條引腳的功能。1、主電源引腳VCCf口 VSSVCC- （40 腳）接+5V 電壓;VSS- （20 腳）接地。2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（ 19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端， 這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 當(dāng)采用外部振蕩 器時，對HMOSi片機，此引腳應(yīng)接地；對 CHMOS片機，此引腳作為 驅(qū)動端。XTAL2（ 18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOSI片機，該引腳接外部振蕩器的信號， 即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)

14、部時鐘發(fā)生 器的輸入端；對XHMQS此引腳應(yīng)懸浮。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD ALE/PROG PSENT口 EA/VPP RST/VPD（ 9 腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與VSS 引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10F的電容，以保證 可靠地復(fù)位。VCC電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM勺數(shù)據(jù)不 丟失。當(dāng)VCCfc電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPDffi具規(guī)定的電壓范 圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAMS供備用電源。ALE/PROG30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時

15、，ALE （允許地址鎖存） 的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因 此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每 當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸 收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROML片機（如8751）,在EPROMI程期間，此引腳用于輸 入編程脈沖（PRO）G。 PSEN（ 29 腳） ：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次 PSENt 效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部

16、數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSENJ 號將不出現(xiàn)。PSENW樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。EA/VPP （弓|腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過 0FFFHUt 851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器， 不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣 才能只選擇外部程序存儲器。對于EPRO跑的單片機（如8751）,在EPRO褊程期間，此引腳也用于施加21V 的編程電源（VPP） 。4、

17、輸入/輸出（I/O）引腳PR P1、P2、P3（共32根）P0 口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O 口，在外接存儲器時，與地址總線的低8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。P1 口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O 口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。 P1 口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032, P1.0引腳的第二功能為 T2 定時 / 計數(shù)器的外部輸入， P1.1 引腳的第二功能為T2EX甫捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPRO編程和程序驗證時，它接收低8 位地址。P2

18、 口（ 21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O 口。在訪問外部存儲器時， 它可以作為擴展電路高8 位地址總線送出高 8 位地址。 在對 EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。P3 口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O 口，在MCS-51中，這8 個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3 能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負(fù)載。作為第一功能使用時，就作為普通I/O 口用，功能和操作方法與P1 口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。值得強調(diào)的是， P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。

19、P3各口線的第二功能定義:P3.0 10 RXD （串行輸入口）P3.1 11 TXD （串行輸出口）P3.2 12 INT0 （外部中斷0）P3.3 13 INT1 （外部中斷1）P3.4 14 T0 （定時器0外部輸入）P3.5 15 T1 （定時器1 外部輸入）P3.6 16 WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）P3.7 17 RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）綜合上面的描述可知， I/O 口線都不能當(dāng)作用戶 I/O 口線。除 8051/8751 外真正可完全為用戶使用的 I/O 口線只有 P1 口，以及部分 作為第一功能使用時的 P3 口。單片機的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入，用戶 I/O 口外

20、，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機片外三總線結(jié)構(gòu)，即：地址總線（AB：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲器直接 尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0 口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0 至A7）; P2 口直接提供8位地址（A8至A15）。數(shù)據(jù)總線（DB：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供?？刂瓶偩€（ CB） ： 由 P3 口的第二功能狀態(tài)和4 根獨立控制線RESE、TEA ALE PSENfi成。1.2 MSC-51 單片機中央處理器中央處理器是單片機內(nèi)部的核心部件， 它決定了單片機的主要功能特性。 中央處理器主要由運算部件和控制部件組成。 下面我們把中央處理器

21、功能模塊和有關(guān)的控制信號線聯(lián)系起來加以討論， 并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時鐘電路） 。1、運算部件：它包括算術(shù)、邏輯部件ALU布爾處理器、累加器ACC寄存器B、暫存器TMP體口 TMP2程序狀態(tài)字寄存器PSM及十進 制調(diào)整電路等。運算部件的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運算、位變址處 理和數(shù)據(jù)傳送操作。MCS-51單片機的ALU功能十分強，它不僅可對8位變量進行邏輯 “與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補、清零等基本操作，還可以進 行加、減、乘、除等基本運算。為了乘除運算的需要，設(shè)置了 B寄存器。 在執(zhí)行乘法運算指令時，用來存放其中一個乘數(shù)和乘積的高 8位數(shù)；在 執(zhí)行除法運算指令時，B中存入除

22、數(shù)及余數(shù)。MCS-51單片機的ALU還具 有一般微機ALU如Z80、MCS-48不具備的功能，即布爾處理功能。 單片機指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲器中的位地址空間與CPU中的位 操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)， 它可對位（bit ）變量進行布爾處理， 如置位、清零、求補、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實現(xiàn) 位操作時，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（PSW中的進位標(biāo)志Cy作為位操作 的“累加器”。運算部件中的累加器AC久一個8位的累加器（ACC4可簡寫為A）。 從功能上看，它與一般微機的累加器相比沒有什么特別之處， 但需要說 明的是ACC勺進位標(biāo)志Cy就是布爾處理器進行位操作的一個累加器。MCS-5

23、1單片機的程序狀態(tài)PSW是一個8位寄存器，它包含了程序 的狀態(tài)信息。2、控制部件控制部件是單片機的神經(jīng)中樞，它包括時鐘電路、復(fù)位電路、指令 寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPUB 時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時控制 的微操作，用來控制單片機各部分的運行。其中有一些控制信號線能簡 化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE控制片外程序存儲器運行的片內(nèi)外存儲器選擇信號EA以及片外取指信號PSEN2溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)2.1總體設(shè)計總的設(shè)計思想是通過溫、濕度器及執(zhí)行機構(gòu)，完成溫、濕度自動調(diào) 節(jié)及聲光報警等功能，總體設(shè)計框圖如圖傳感器

24、將溫度、 濕度值轉(zhuǎn)換為 電量輸出，由A/D轉(zhuǎn)換器對模擬信號進行數(shù)字化，被數(shù)字化的信號經(jīng)過 單片機處理后，送顯示住感<顯示執(zhí)廳溫度調(diào)節(jié)圖2.1總體設(shè)計框圖本系統(tǒng)完成以下功能：可對溫、濕度進行多點自動檢測、顯示、報 警和調(diào)控。當(dāng)溫、濕度超過上、下限設(shè)定值時，可自動發(fā)出聲光報警， 并進行溫、濕度調(diào)節(jié)控制，直到報警消除，報警的上下限值可通過鍵盤 隨時設(shè)定。為實現(xiàn)以上功能需安排以下五個部分組成整個控制系統(tǒng)如圖 2.1所示。系統(tǒng)白硬件組成：(1)信號采樣電路(2)單片機基本系統(tǒng)(8031)(3)A/D轉(zhuǎn)換電路(4)鍵盤和顯示電路(5)執(zhí)行電路2.2信號采樣電路設(shè)計采樣電路在整個控制裝置中占據(jù)著十分重

25、要的地位，采樣值是8031 主要處理的數(shù)據(jù)，是實施控制的依據(jù)，所以保證采樣電路的準(zhǔn)確是進行 良好控制的基礎(chǔ)。2.2.1 溫度采樣電路設(shè)計(1)溫度傳感器的選擇溫度傳感器的種類很多，根據(jù)溫室使用條件，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝?型才能保證測量的準(zhǔn)確可靠，并同時達到增加使用壽命和降低成本的目 的。根據(jù)溫室溫度控制的特點，本系統(tǒng)中溫度傳感器選用 AD590集成溫 度傳感器。集成溫度傳感器實質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流工 的關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測：Vbe = KIL(2-1)q式中，K波爾茲常數(shù)；q一電子電荷絕對值。集成溫度傳感器具有線性好

26、、精度適中、靈敏度高、體積小、使用 方便等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出 和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K溫度0c時輸出 為0,溫度25c時卒出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為 1仙A/K。 AD590是美國模擬器件公司利用 PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電 流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時，相當(dāng)于一個包 流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。它的主要特性參數(shù)如下：1 .流過器件的電流(A)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文) 度數(shù)，即：1r=1 T pA/K (2-2)式中:I流過器件

27、(AD590)的電流，單位為pA。T 一熱力學(xué)溫度，單位為K。2 . AD590的測溫范圍為-55+150C。3 . AD590的電源電壓范圍為 4V30V。電源電壓可在 4V6V范圍 變化，電流I變化1pA,相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正 向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4 .輸出電阻為710MQ。5 .精度高:AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高， 在-55+150C范圍內(nèi)，非線性誤差為± 0.3C。6 .靈敏度:1 pA/K。1.2溫度檢測電路的設(shè)計在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。因為流過AD590的 電流與熱力學(xué)溫

28、度成正比，當(dāng)電阻 R1和電位器RP1的電阻之和為l Ok 。時，輸出電壓VO的變化為lOmV/E但由于AD590B勺增益有偏差，電 阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進行調(diào)整。 為了使此電阻精確（0.1%）,可用 一個9.6k Q的電阻與一個1k電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得 精確的10kQ的電阻。溫度檢測電路如圖2.2所示，其中運算放大器Al 被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放A2的作用是把絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一個恒定的電壓， 然后將此電壓放大到2.732V。這樣，Al與A2輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn) 換成的攝氏溫標(biāo)。圖2.2溫度檢測電路將AD590放入0c

29、的冰水混合溶液中，A1同相輸入端的電壓應(yīng)為 2.732V,同樣使A2的輸出電壓也為2.732V,因此A1與A2兩輸出端之 間的電壓為OV即對應(yīng)于0C。AD59CW度與電流白關(guān)系如表2.1所示。表2.1 AD590溫度與電流的關(guān)系攝氏溫度AD590電流經(jīng)10KQ電壓0C273.2N A2.732V10C283.2N A2.832V20C293.2N A2.932V30C303.2N A3.032V40C313.2N A3.132V50C323.2N A3.232V60C333.2N A3.332V100C373.2N A3.732V2.2.2單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計(1)單片機復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位電路

30、是單片機應(yīng)用中重要的一環(huán)，它對單片機抗干擾有重要作 用。在振蕩運行的情況下，要實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使RST引腳至少保持 兩個機器周期的高電平。復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE及PSEN言號。復(fù)位后， 各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表2.2所示。8031單片機的復(fù)位電路如圖2.3所 示。表2.2各內(nèi)部寄存器狀態(tài)寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTMOP00HAAC00HTCON00HB00HTH00HPSW00HTH00HSP07HTL00HDPTR0000HTL00HP0-P30FFHSCON00HIPXXX00000SBUF不定IE0XX00000PCON0XXXXXXX圖2.3復(fù)位電路(2)單片機時鐘電路的設(shè)計單

31、片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本 系統(tǒng)中8031單片機采用內(nèi)部時鐘方式。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用 外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MH- 12MHz 間。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和 振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在20pF-100pF之間取值。8031單片機的時鐘電路如圖2.4所示。圖2.4時鐘電路8031單片機最小系統(tǒng)一個最小8031單片機系統(tǒng)有 CPU （8031）, 8 位3態(tài)D鎖存器 74LS373,ROME RAM時鐘電路和復(fù)位電路等基本電路組成。2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計由信號處理電路輸出的信號為模擬

32、信號，而單片機只能處理數(shù)字 量，所以必須首先將模擬量經(jīng)過一定電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機才能處理，這種電路被稱為A/D轉(zhuǎn)換電路，是模擬系統(tǒng)與計算機之間的接口 部件。2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換的常用方法A/D轉(zhuǎn)換的常用方法有：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換、 計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換等。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換的工作原理是將對輸入電壓的測 量，轉(zhuǎn)換成對基準(zhǔn)源積分時間的測量，再測量時間（脈沖寬度信號）或頻 率（脈沖頻率），然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。這種方法的主要優(yōu) 點是分辯率高、精度高、抗干擾性好；主要缺點是轉(zhuǎn)換速度慢。逐次逼 近型A/D由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成,順序地增加內(nèi)部

33、D/A 的輸入值， 并將其輸出電壓與A/D 測量輸入電壓比較， 當(dāng)二者相等時， 內(nèi)部 D/A 的輸入值就是A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 這種方法的主要優(yōu)點是速度快、功耗低；主要缺點是抗干擾性差。2.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有: 分辨率、精度、量程、轉(zhuǎn)換時間等。分辨率 (Resolution) 分辨率反映轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量的最小值。 通常用輸出二進制代碼的位數(shù)來表示。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8 位。精度 (Precision) 精度指的是轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對于實際的偏差，精度有兩種表示方法: 絕對精度和相對精度。 絕對精度用最低位(LSB) 的倍數(shù)來表示，

34、如：±1LS及相對精度用絕對精度除以滿量程值的百分?jǐn)?shù)來表示，如: ± 0.05%。同樣分辨率的轉(zhuǎn)換器其精度可能不同。量程(滿刻度范圍一 Full Scale Range) 量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。如 : 某轉(zhuǎn)換器具有1OV的單極性范圍或-5+5V的雙極性范圍，它們的量程都為10M實際的A/D, D/A轉(zhuǎn)換器的最大輸入/輸出值總是比滿刻度值小。轉(zhuǎn)換時間 (Conversion Time)A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是指: 從啟動轉(zhuǎn)換開始， 直至取得穩(wěn)定的數(shù)字量或模擬量所需的時間稱為轉(zhuǎn)換時間。 轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換器原理及其位數(shù)有關(guān)。 同種工作原理的轉(zhuǎn)換器， 通常位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換時

35、間越長。2.3.3 ADC0809的主要特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用ADC080耿規(guī)模集成電路芯片，它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器， 輸出的數(shù)字信號有三態(tài)緩沖器， 可以和單片機直接接口。 ADC0809 的主要技術(shù)指標(biāo)為 :分辨率 :8 位；單電源供電 :+5V；最大不可調(diào)誤差小于± 1LSB；轉(zhuǎn)換時間為100 2(時鐘頻率為640KHz);模擬輸入范圍：單極性05V;不必進行零點和滿刻度調(diào)整；功耗為15Mw；ADC080好一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 8位A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.5所示INCIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7路 模

36、 擬 景 開 關(guān)ST路A/VEEF(+)D轉(zhuǎn) 換 器二 態(tài) 輸 出 饋 fr 器INOIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7¥KEF(-)圖2.5 ADC0809轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部機構(gòu)框圖2.3.4 ADC0809管腳功能及定義ADC080馱數(shù)轉(zhuǎn)換器的管腳定義如圖2.6所示Tf15DT3 IN-4 Ifr-5 DH6 Dh7 SIAK1 EOC D3 oe CLOCK Dec ref(+) GND DI肝2IN-1 INO ADD-A ADD-B ADMALED7 D6 D5D4DO ref()D2圖2.6 ADC0809管腳結(jié)構(gòu)圖 IN0IN7:8通道模擬量輸入。 ADDA ADDS

37、 ADDC: A B、C為地址輸入線，用于選通工 IN0 IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如表 2-3所示。 ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE線為高電平時， 地址鎖存與譯碼器將A、B、C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼 后被選中通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 D0-D7: 8位輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)），A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線傳送給 單片機。 OE:允許輸出彳S號。當(dāng)OE=1時，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；當(dāng) OE=0 時，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 START轉(zhuǎn)換啟動信號。STAR正脈沖，其上跳沿所有內(nèi)部寄存 器清零；下跳沿時，開始進行 A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，STARTS保持低電平

38、 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOE高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則， 表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。 CLK:時鐘輸入信號。因ADC0809勺內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘 信號必須由外界提供，頻率范圍為 10KH” 1.2MHz,典型值為640KHz 表2.3通道的選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN72.3.5 ADC0809與 8031 的接 口電路ADC0809t 8個通道的模擬量輸入，在程序控制下，可令任意通道 進行A/D轉(zhuǎn)換并可得到相應(yīng)的8位二進制數(shù)字量。2.4軟件系統(tǒng)的初始化程序系統(tǒng)初始化程序是為了在進入主程序循環(huán)之前

39、，做好必要的準(zhǔn)備工 作，包括如下內(nèi)容：1 .停止X25043內(nèi)部的看門狗。2 .設(shè)定X25043內(nèi)部WD定時器模式，定時為0.25秒，并允許 內(nèi)部WD并斷。3 .設(shè)定UO® 口狀態(tài)，全部設(shè)定為輸入狀態(tài)，降低功耗。4 .初始化E2PROM設(shè)定位于E2PROMJ的看門3定時為1.4s 05 .從護E2PROMg入校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫到內(nèi)存。6 .啟動位于E2PROMJ的看門狗。7 .將E2PROMJ片選端CS置為1,使E2PROM4入待機模式，以降低功耗8 . 設(shè)定校準(zhǔn)按鍵為中斷允許狀態(tài)。9 . 總中斷允許設(shè)為 1。10 . 示模塊開始。11 .PID 參數(shù)初始化。12 .PWM參數(shù)初

40、始化。2.5 軟件 程序的主循環(huán)框架程序的主循環(huán)框架如圖 2.7 ，在系統(tǒng)進行一系列的準(zhǔn)備工作即初始化之后，程序就主循環(huán)， 主循環(huán)的工作是進行采樣時間控制、控制測量過程、LED顯示循環(huán)、按鍵并且處理、數(shù)據(jù)查表處理、線性插值、數(shù)據(jù)顯示， 然后周而復(fù)始地進行主循環(huán)程序。 在主程序循環(huán)的過程中隨時響應(yīng)按鍵中斷，進入校準(zhǔn)程序。圖2.7主程序邏輯圖主程序 :ORG OOOOHAJMP MAINORG 0100HAD0 EQU 7FF8HPORT EQU 4100HPORTA EQU 4101HPORTB EQU 4102HPORTC EQU 4103HMAIN:MOV SP ， #60H設(shè)置堆棧MOV

41、DPTR, #PORTMOV A, #03H；81558155A初始化口、 B 口為輸出， C 口為MOVXDPTR, A ；MOV 50H, #19H；MOV R0 ， #30H；MOV A, #00H MLO:MOVRO， A INC ROCJNE RO， #38H, ML0ML1:ACALL KEYCJNE 52H, #0EH, ML2；ACALL ADACALL FILTACALL FUZZYACALL DIR ML2:ACALL T10； AJMP ML1輸入方式溫度設(shè)定值存于50H單元，設(shè)定值為25顯示緩沖區(qū)30H到37H清0如果是 A/D 轉(zhuǎn)換鍵，則進行A/D 轉(zhuǎn)換等待采樣時間2

42、.6 校準(zhǔn)程序正常情況下數(shù)字溫度表運行在測量顯示狀態(tài)下， 校準(zhǔn)的啟動是通過響應(yīng)按SET鍵長按2s的方式來實現(xiàn)的，本次設(shè)計選擇P2.7為進入校準(zhǔn) 狀態(tài)的按鍵輸入端。 校準(zhǔn)程序入口也就是設(shè)在單獨的子程序中， 進入子程序后，進行如下操作:1. 按鍵去抖動、干擾檢查。進入循環(huán)活動狀態(tài)。2. 判斷是否己經(jīng)在校準(zhǔn)狀態(tài)， 如果已經(jīng)在校準(zhǔn)狀態(tài)， 則表示是在校準(zhǔn)中途按下SET鍵，表示放棄校準(zhǔn)，此時不保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到E2PROM直接復(fù)位系統(tǒng)，進入正常測量顯示狀態(tài)。3. 進入逐點校準(zhǔn)循環(huán)。4. LED 顯示。5. 掃描按鍵KYE NXET!否按下。6. 調(diào)入校準(zhǔn)點數(shù)據(jù)。7. LED 顯示進入校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)點狀態(tài)。8. 掃描

43、按鍵KEY NETX!否按下。9. 判斷E2PROM6與現(xiàn)有輸入值是否相同，相同則不往E2PROM1寫入，不相同則開始寫入E2PROM10. 顯示測量數(shù)據(jù)（ 放電時間比率） 。11. 掃描按鍵KYE NEXT1否按下。12. 此點數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。13. 循環(huán)進入下一點。14. 全部校準(zhǔn)點結(jié)束后，退出校準(zhǔn)程序，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存入E2PROM15. 調(diào)用復(fù)位程序，重新初始化系統(tǒng)，進入測量狀態(tài)。3控制算法的研究3.1 PID算法的研究PID是一種負(fù)反饋控制, 饋值相比較，對其差作比例、PID控制規(guī)則：u =用設(shè)定的控制目標(biāo)值與受控對象的輸出反 微分、積分后用來控制受控對象。1 1 j de'e 13

44、-1) edt +Td 6 'ti為出J式中占為比例帶，介為積分時間，與為微分時間。傳遞函數(shù)為111 一 、Gs 尸 J + 亍 TdS (3-2)6、Ti、Td的改變對控制作用影響很大：6越大，比例調(diào)節(jié)的殘差 越大，從這一點說，6越小能使殘差越小。但6小則使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開環(huán) 增益加大，從而可能導(dǎo)致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定，系統(tǒng)首先要穩(wěn)定， 所以比例帶的設(shè)定必須彳證一定的穩(wěn)定裕度 Ti越大即積分速度越小， 積分作用越弱，使過度時間變長，達到穩(wěn)定的速度越慢。Ti越小積分速度越快，而增大積分速度會降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度， 直至出現(xiàn)發(fā)散的 振蕩過程；Td則主要改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，TD增大會加快系

45、統(tǒng)的響應(yīng)， 降低超調(diào)，增大系統(tǒng)穩(wěn)定性，但 Td過大，會使系統(tǒng)的抗干擾能力減弱， 而且微分環(huán)節(jié)對純滯后過程無效。PID控制器中，6、Ti、Td的選擇如 果合適，則能發(fā)揮它們的長處，從而較好地控制系統(tǒng)，否則，不僅不能 發(fā)揮各種調(diào)節(jié)作用，反而適得其反。3.2模糊控制系統(tǒng)設(shè)計模糊控制是一種以模糊集合論、模糊語言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的 一種計算機數(shù)字控制。模糊控制模仿人的思維通過把精確量模糊化，通過模糊推理，然后經(jīng)過清晰化處理得到控制量。3.2.1 模糊控制算法模糊自動控制是以模糊集合論、 模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制。 尤其是模糊控制和遺傳算法、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及混沌理論等新學(xué)科相結(jié)

46、合，正在顯示出其巨大的應(yīng)用潛力。(1) 模糊控制原理模糊控制的引入隨著計算機的發(fā)展和應(yīng)用，自動控制理論和技術(shù)獲得了飛躍的發(fā)展，在解決線性或非線性， 定?；驎r變的多輸入多輸出系統(tǒng)問題上，獲得了廣泛的應(yīng)用。但是， 采用傳統(tǒng)控制理論來設(shè)計一個控制系統(tǒng)，需要事先知道被控對象精確的數(shù)學(xué)模型， 然后再根據(jù)給定的性能指標(biāo)選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，進行控制系統(tǒng)設(shè)計。然而，在許多情況下，被控對象的精確數(shù)學(xué)模型很難建立， 有時甚至是不可能的。 這樣一來，對于這類對象或過程就難以進行自動控制。 與此相反， 對于一些難以自動控制的生產(chǎn)過程，有經(jīng)驗的操作人員進行手動控制， 卻可以達到滿意的效果。這是由于作為操作者的人在長期的

47、操作實踐中獲得了對系統(tǒng)的認(rèn)識， 在頭腦中形成了他自己對該系統(tǒng)的認(rèn)識模型， 并積累了操作經(jīng)驗。 總結(jié)人的控制行為， 用語言描述人的手動控制決策， 形成一系列的條件語句和決策規(guī)則，進而設(shè)計一個控制器， 利用計算機實現(xiàn)這些控制規(guī)則，再驅(qū)動設(shè)備對工業(yè)過程進行控制， 這就是模糊控制。 實踐表明， 模糊控制器具有以下幾個特點 :1. 它不需要知道被控對象或過程的精確數(shù)學(xué)模型。2. 易于實現(xiàn)對不確定性系統(tǒng)和強非線性系統(tǒng)的控制。3. 對被控對象或過程參數(shù)的變化有較強的魯棒性。4. 對干擾有較強的抑制能力。模糊控制系統(tǒng)的組成模糊控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)，它是以模糊數(shù)學(xué)、模糊語言形式的知識表示和模糊邏輯為理論基

48、礎(chǔ)， 采用計算機控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。 它的組成核心是具有智能性的模糊控制器，其基本結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖3.1模糊控制系統(tǒng)框圖模糊控制系統(tǒng)一般由四個部分組成：1 .模糊控制器：它是以模糊邏輯推理為主要組成部分，同時又具有 模糊化和去模糊功能的控制器。2 .輸入/輸出接口裝置：模糊控制器通過輸入/輸出接口從被控對象 獲取數(shù)字信號量，并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模變換， 將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，送給執(zhí)行機構(gòu)去控制被控對象。3 .廣義對象：包括被控對象和執(zhí)行機構(gòu)。被控對象可以是線性或非 線性的、定?；驎r變的、也可以是單變量或多變量的、有時滯或無時滯 的以及有強干擾

49、的多種情況。4 .傳感器:傳感器是將被控對象或各種過程的被控制量轉(zhuǎn)換為電信 號的一類裝置。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位，它的精 度往往直接影響整個控制系統(tǒng)的精度。3.2.2模糊控制的基本概念(1)模糊集合模糊集合用于在無法明確地定義元素是否屬于集合的情況下，利用一種度量來表示某一元素屬于這一集合的程度，這就是隸屬度，也就是級別。當(dāng)一個元素肯定屬于這一集合時，級別為 1,肯定不屬于這一集 合時，級別為0,其余的級別為0到1的中間值。以論域為離散有限集 xl, x2,xn為例，設(shè)A (xi)=u i(i=1,2n),模糊集合用扎德法表示如下：A=u1 + 匕 +. +un(3-3)x1

50、 x2xn(2) 量化因子連續(xù)論域進行離散化的過程稱為量化。設(shè)有連續(xù)論域a, b ，量化后的離散論域為-n，-n+1,，0,，n-1, n,將連續(xù)論域分為2n段, 則有系數(shù)K=2n/ (b-a) , K稱為量化因子。(3) 比例因子偏差的基本論域與偏差的實際變化范圍的比值稱為比例因子。 當(dāng)偏差的實際變化范圍超出基本論域的范圍時， 采用最大輸出或零輸出。 對 于偏差的任何采樣值，乘以比例因子后取整，可以得到相應(yīng)的值。(4) .3模糊控制過程模糊控制過程可以分為以下三個步驟 : 模糊化過程、模糊推理過程和反模糊化過程。(1) 模糊化過程模糊化 (Fuzzification) 就是將基礎(chǔ)變量論域上的

51、確定量變換成基礎(chǔ)變量論域上的模糊集的過程。 其主要功能就是根據(jù)輸入變量的隸屬度函數(shù)求出精確輸入量相對于輸入變量各語言值的隸屬度。 常規(guī)控制都是用系統(tǒng)的實際輸出值與設(shè)定值相比較，得到一個偏差值E,控制器根據(jù)這個偏差值及偏差值的變化率來決定如何對系統(tǒng)進行控制。 無論是偏差還是偏差的變化率都是精確的輸入值， 要采用模糊控制技術(shù)就必須首先把它們轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)。 因此， 要實現(xiàn)模糊控制就要先通過傳感器和變送器把被控量變換成電量，再通過模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器得到精確的數(shù)字量。 精確輸入量輸入至模糊控制器后， 首先要把精確量轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)，這就是精確量的模糊化或者模糊量化。(2) 模糊推理過程

52、模糊推理過程就是對于給定的模糊輸入量， 模糊控制器根據(jù)判定的模糊規(guī)則和事先確定好的推理方法進行模糊推理， 求出模糊輸出量的過程。 模糊推理是模糊控制器的核心， 它具有模擬人類基于模糊概念的推理能力， 是基于模糊邏輯中的蘊含關(guān)系及推理規(guī)則來進行的。 模糊控制是模仿人的思維方式和人的控制經(jīng)驗來實現(xiàn)的一種控制。 根據(jù)有經(jīng)驗的操作者或者專家的經(jīng)驗制訂出相應(yīng)的控制規(guī)則即是模糊控制規(guī)則， 它是模糊控制器的核心。 為了能存入計算機， 就必須對控制規(guī)則進行形式化處理， 再模仿人的模糊邏輯推理過程確定推理方法， 控制器根據(jù)制訂的模糊控制規(guī)則和事先確定好的推理方法進行模糊推理，得到模糊輸出量，即模糊輸出隸屬函數(shù)，

53、 這就是模糊控制規(guī)則的形成和推理。其目的是用模糊輸入值去適配控制規(guī)則，為每個控制規(guī)則確定其適配的程度，并通過加權(quán)計算合并那些規(guī)則的輸出。(3) 模糊量的去模糊模糊量的去模糊 (Defuzzification) 就是將基礎(chǔ)變量論域上的模糊集變換成基礎(chǔ)變量論域上的確定值的過程。 根據(jù)模糊邏輯推理得到的輸出模糊隸屬函數(shù)，用不同的方法找一個具有代表性的精確值作為控制量， 就是模糊量的去模糊； 它要求在推理得到的模糊集合中取一個最能代表這個模糊推理結(jié)果可能性的精確量，去控制或驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。(4) 模糊控制器及系統(tǒng)設(shè)計模糊控制器(Fuzzy Controller) 在模糊自動控制系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，

54、 因此在模糊控制系統(tǒng)中， 設(shè)計和調(diào)整模糊控制器的工作是很重要的。模糊控制器的設(shè)計包括以下幾項內(nèi)容:(1) 確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。(2) 設(shè)計模糊控制器的控制規(guī)則。(3) 建立模糊化和反模糊化的方法。(4) 選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域并確定模糊控制器的參數(shù)( 如量化因子、比例因子) 。(5) 編制模糊控制算法的應(yīng)用程序。(6) 合理選擇模糊控制算法的采樣時間。(5) 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計模糊控制器有兩種組成方式，一種是由模糊邏輯芯片組成的硬件專用模糊控制器， 它是用硬件芯片來直接實現(xiàn)模糊控制算法； 另一種是用微處理器組成硬件系統(tǒng)， 用軟件來實現(xiàn)模糊控制算法， 這種模糊控制器的特點是資源開銷小、