溫度模糊控制系統(tǒng)

溫度模糊控制系統(tǒng)第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三人工氣候室設(shè)備第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三人工氣候箱內(nèi)部氣流循環(huán)控制流程

1、氣候箱上電后，循環(huán)風(fēng)機(jī)就開始運(yùn)行，循環(huán)風(fēng)機(jī)使箱體內(nèi)的氣流不停的流動(dòng)，使箱體中的氣流最終達(dá)到相同的溫度和濕度。

2、循環(huán)過程中氣流：首先經(jīng)過加濕器增加氣流需要的濕度，再經(jīng)過制冷器降低氣流的溫度和濕度，然后經(jīng)過加熱器增加氣流的溫度，最后回到箱體和其中氣體混合，達(dá)到需要的溫度和濕度。第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三溫度控制部分設(shè)計(jì)描述1、設(shè)備工作情況描述－20℃～50℃時(shí)壓縮機(jī)一直開啟，通過調(diào)整加熱來控制溫度大于50℃壓縮機(jī)不工作2、主要控制要求精度：0.1℃超調(diào)：2℃測溫范圍－20℃～100℃第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三單片機(jī)硬件框圖第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三硬件設(shè)計(jì)1、控制芯片選擇ATMEGA16(1)可靠性高，速度快(2)資源豐富：PWM,EEPROM,1KSRAM,8路ADC(3)編程方便：GCC,IAR第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三檢測部分設(shè)計(jì)PT100AD轉(zhuǎn)換芯片選擇：考慮：精度，可靠性，價(jià)格，接口

ADS1100:最高16位，除去符號(hào)位有效位為

15位，－20℃～120℃

檢測范圍150℃，對應(yīng)0～5V,

對應(yīng)0～215，分辨率150/215=0.0046℃

滿足控制精度要求第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三控制輸出設(shè)計(jì)固態(tài)繼電器（1）可靠性高（2）適合PWM控制（3）加熱器具有慣性，PWM頻率不要求很高，選周期500ms

固態(tài)繼電器能否每秒超過開關(guān)20次？第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三控制算法選擇1）控制的核心問題是箱體內(nèi)的溫度、濕度。2）非線性耦合滯后系統(tǒng)，耦合及滯后系統(tǒng)完善有效控制策略的缺乏，導(dǎo)致這類系統(tǒng)的實(shí)時(shí)有效控制存在很大的困難3）當(dāng)前人工氣候箱的溫濕度流行的控制方法還是PID控制，而且控制儀表通常都是采用獨(dú)立、通用的溫度控制儀表和濕度控制儀表，缺點(diǎn)：由于氣候箱不同的箱子控制對象變化比較大，這些通用的控制方法適應(yīng)性比較差而且溫度和濕度的單獨(dú)控制，沒有考慮到它們的強(qiáng)耦合作用，控制的精度一般都無法令人滿意。

第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三模糊控制方法優(yōu)點(diǎn)模糊控制和模糊解耦的方法來進(jìn)行控制能提高控制精度提高控制算法的魯棒性和自適應(yīng)能力。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三模糊控制器設(shè)計(jì)第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三輸入輸出論域各個(gè)變量的論域范圍及模糊化為：1、偏差E偏差E的論域范圍為{E}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即檢測的偏差可分為17檔偏差E的語言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊規(guī)則中的輸入第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三偏差E的論域值和偏差E的語言值的關(guān)系

論域值{一8，一7….}對應(yīng)于實(shí)際值，偏差E的語言值是模糊集合，這個(gè)模糊集合的論域即取值范圍是{一8，一7….}模糊集合的隸屬度函數(shù)聯(lián)系了論域值和語言值隸屬度函數(shù)為簡單起見取三角形隸屬度函數(shù)

MATLAB說明第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三實(shí)際偏差轉(zhuǎn)化為論域

if(TempFuzzyE>=320) {ScaleE=-8; } else { if(TempFuzzyE<=-320) {ScaleE=8; } else//-160~160 { if(TempFuzzyE>=0) { ScaleE=0-(TempFuzzyE+20)/40; } else { ScaleE=0-(TempFuzzyE-20)/40; } } }第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三2、偏差變化EC的論域及語言值偏差EC的論域范圍為{EC}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即檢測的偏差變化可分為17檔偏差EC的語言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊規(guī)則中的另一個(gè)輸入第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三2、控制輸出U的論域及語言值控制輸出U的論域范圍為{U}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即檢測的偏差變化可分為17檔控制輸出U偏差EC的語言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊規(guī)則中的另一個(gè)輸入第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三模糊控制規(guī)則第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三模糊推理馬丹尼法(max-min)：經(jīng)過模糊關(guān)系計(jì)算得出模糊關(guān)系矩陣:Rt=(Et×ECt)·Ut

。然后可以計(jì)算模糊輸出Ut*=(Et*×ECt*)·Rt

。對于所有的Et*

和ECt*計(jì)算出Ut*

第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三2.多前提單規(guī)則第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三隸屬函數(shù)的計(jì)算第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三反模糊化重心法得到相應(yīng)的模糊控制量，整理后得到控制輸出查詢表。第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三4.去模糊化最小最大最大平均面積中心面積平均輸出隸屬函數(shù)的一般形式:第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三控制輸出表的校正由于模糊控制的離散性和預(yù)先規(guī)則的不確定性，有些計(jì)算可能和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不太相符，所以經(jīng)過實(shí)際控制實(shí)驗(yàn)后將控制輸出表進(jìn)行