基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))調(diào)研報(bào)告題目：基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：羅書軍學(xué)號(hào)：076專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化01103指導(dǎo)教師：陳日新完成時(shí)間：2005年3月5日基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、主要目標(biāo)任務(wù)：綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，如《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《自動(dòng)控制原理》、《微機(jī)原理》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》，設(shè)計(jì)一個(gè)基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)。1）對(duì)以前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，全面的綜合并將其聯(lián)貫。2）學(xué)會(huì)了獨(dú)立的分析和解決問(wèn)題和進(jìn)行相關(guān)社會(huì)調(diào)查的能力3）學(xué)會(huì)了查閱文獻(xiàn)的方法和培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)的良好習(xí)慣。4）提高專業(yè)相關(guān)外文的閱讀、翻譯能力。提高專業(yè)英語(yǔ)水平。5）

2、提高編寫程序的水平，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)。提高電腦繪圖水平。二、技術(shù)性能指標(biāo)：1）溫度控制在0~100度（水溫），誤差為±0.5。C。2）恒溫控制。3）LED實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)溫度。并通過(guò)鍵盤輸入給定溫度三、簡(jiǎn)要工作原理以AT89C51單片機(jī)為模糊控制器，結(jié)合溫度傳感變送器，A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、靜態(tài)電子開(kāi)關(guān)等，設(shè)計(jì)出一個(gè)基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，溫度傳感變送器獲得溫度的感應(yīng)電壓，轉(zhuǎn)變成1~5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部。單片機(jī)將給定電壓的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與測(cè)量電壓的結(jié)果相比較，得出偏差量。然后跟據(jù)模糊控制算法得出控制量。在執(zhí)行器中由開(kāi)關(guān)頻率較高的

3、靜態(tài)電子開(kāi)關(guān)完成，采用模擬的PWM控制方法，改變同一個(gè)周期中電子開(kāi)關(guān)的閉合時(shí)間。從而調(diào)節(jié)加熱開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，以達(dá)到控制效果的目的。四、課題文獻(xiàn)綜述1、《動(dòng)力鍋爐燃燒系統(tǒng)的模糊控制策略》1）作者：劉向杰、柴天佑、劉紅波2）摘要：基于模糊控制策略給出了鍋爐系統(tǒng)新的控制方法。工業(yè)鍋爐的主要?jiǎng)討B(tài)包括非線性、非最小相位特征、不穩(wěn)定性、時(shí)滯和負(fù)荷干擾，采用傳統(tǒng)控制方法難以實(shí)施有效的控制。運(yùn)用GPE（Gausianpartitionwithevenlyspacedmidpoints）模糊控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐對(duì)象的主汽壓進(jìn)行研究和實(shí)時(shí)控制，模糊控制器能夠克服許多干擾因素，產(chǎn)生良好的控制效果，最后給出了模糊控制

4、同傳統(tǒng)方法的比較結(jié)果。3）模糊控制器的應(yīng)用本文的線性推理規(guī)則表示：IFerrorisEjandrateisRjTHENoutputisU(i+j)。Ei代表著一個(gè)誤差模糊，Rj代表一個(gè)誤差變化率模糊集，U(i+j)代表著一個(gè)輸出量模糊集。4）實(shí)施結(jié)果上述控制策略用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)象，盡管現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行存在很大的干擾，主汽壓仍然顯示良好的跟蹤效果。可以看出其的主要特征是強(qiáng)干擾及動(dòng)態(tài)變化模糊控制器能夠克服許多干擾素，顯示了強(qiáng)魯棒性并產(chǎn)生了良好的控制效果。2、《模糊控制在水廠混凝投藥系統(tǒng)中的應(yīng)用》1）作者：王強(qiáng)、周建萍2）摘要：針對(duì)給水平混凝劑投放控制系統(tǒng)中存在的非線性、時(shí)滯性和模糊性等問(wèn)題，結(jié)合工程實(shí)

5、例提出了模糊控制的思想，介紹了混淆是非凝模糊控制系統(tǒng)的組成，說(shuō)明了混凝模糊控制器的設(shè)計(jì)方法。3）混凝投藥控制模糊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入E和輸出U的論域分別分為7個(gè)和9個(gè)等級(jí)。對(duì)于濁度E和輸出輸出控制U取模糊語(yǔ)言值均為：{PB（正大）、PS（正小）、ZO（零）、NS（負(fù)小）、NB（負(fù)大）}可以得出基于手動(dòng)操作人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和專家的有關(guān)知識(shí)確定混凝控制的規(guī)則庫(kù)，它包含以下5條規(guī)則。若E為NB則U為PB；若E為NS則U為PS；若E為ZO則U為ZO；若E為PS則U為NS；若E為PB則U為NB；4）結(jié)束語(yǔ)：混凝模糊控制是總結(jié)熟練操作人員專家的經(jīng)驗(yàn)形成控制規(guī)則而實(shí)施控制的一種先進(jìn)方法。這種控制系統(tǒng)運(yùn)行至

6、今，工作穩(wěn)定可靠，動(dòng)態(tài)性能好。它有效地克服了傳統(tǒng)控制方法中過(guò)程復(fù)雜、結(jié)果不準(zhǔn)確、對(duì)變化及干擾適應(yīng)和抑制能力差等不足之處。3、《單片機(jī)在退火爐爐溫模糊控制中的應(yīng)用》1）作者：周景振2）摘要：討論了利用模糊控制技術(shù)設(shè)計(jì)的單片機(jī)模糊爐溫控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于退火爐爐溫控制上。試驗(yàn)表明，這種控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)精度高、速度快3）制器的設(shè)計(jì)　　考慮到退火爐爐溫具有非線性、時(shí)變等特點(diǎn)，單片機(jī)模糊爐溫控制器采用模糊控制理論，通過(guò)總結(jié)操作人員對(duì)過(guò)程的操作和控制的經(jīng)驗(yàn)，用模糊條件語(yǔ)句構(gòu)成控制規(guī)則，采用極大極小合成運(yùn)算原理，從而得到一個(gè)模糊爐溫控制模型。模糊控制器的控制步驟大體分三步：精確量模

7、糊化、模糊推理、解模糊。4）模糊控制規(guī)則推理　　在單片機(jī)模糊爐溫控制系統(tǒng)中，采用IfAiandBiThenCi為模糊控制規(guī)則。其中，Ai為誤差模糊子集，Bi為誤差變化模糊子集，Ci為輸出量模糊子集。為了充分利用模糊控制量向量所取得的信息，本控制器系統(tǒng)采用加權(quán)平均法將模糊控制向量轉(zhuǎn)化為精確控制向量。4、《分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)中的分戶溫度模糊控制》1）作者：劉曼蘭，王可崇2）摘　要：房間溫度控制是典型的時(shí)變遲滯系統(tǒng)，用常規(guī)PID控制方式很