基于LabVIEW的模糊溫度控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

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1、基于LabVIEW的模糊控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本文以LabVIEW為開發(fā)環(huán)境進行設(shè)計模糊控制器，將設(shè)計出的模糊控制器應(yīng)用到溫度控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了在有干擾作用的情況下對烤箱溫度的控制，取得較好的控制效果。關(guān)鍵詞：虛擬儀器模糊控制熱電偶AbstractThispaperisdesignissueistheuseofLabVIEWfuzzycontrol,throughthedesignoffuzzycontrolprocedurestocontroltheplant(oven)temperature.Finally,itcomesturecontrolthetemperatur

2、eofoveneveniftherehasdisturb.Keywords:1引言虛擬儀器（LabVIEW），就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義虛擬面板，測控功能由軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實質(zhì)是利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)的控制面板，以多種形式表達輸出結(jié)果，利用計算機強大的軟件功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的運算、分析、處理和保存，利用I／O接口設(shè)備完成信號采集、測量與控制。模糊控制的基本思想是利用計算機來實現(xiàn)人的控制經(jīng)驗，而這些經(jīng)驗多是用語言表達的具有相當(dāng)模糊性的控制規(guī)則。因為引入了人類的邏輯思維方式，使得模糊控制器具有一定的自適應(yīng)控制能力，

3、有很強的魯棒性和穩(wěn)定性，因而特別適用于沒有精確數(shù)學(xué)模型的實際系統(tǒng)。本文將模糊控制的基本思想應(yīng)用到基于虛擬儀器的溫度控制系統(tǒng)中。通過熱電偶測量烤箱實際溫度，與給定值比較。當(dāng)測量溫度與設(shè)定溫度之間存在較大的偏差(e≥6℃)時，定時器產(chǎn)生占空比較大的脈沖序列，全力加熱。當(dāng)系統(tǒng)溫度與設(shè)定溫度之間偏差小于6攝氏度，采用模糊控制算法。模糊控制器根據(jù)誤差和誤差變化率，經(jīng)過模糊推理輸出脈沖序列的占空比的大小,經(jīng)過固態(tài)繼電器控制烤箱電源得通斷,從而實現(xiàn)對烤箱溫度的控制。2系統(tǒng)組成模糊控制器執(zhí)行器AAAAAAAA電烤箱向熱電偶—給定值輸出量圖1溫度控制系統(tǒng)框圖2.1硬件組成傳感器：熱電偶

4、；信號調(diào)理電路：SC-2345信號調(diào)理箱，SCC-TC02熱電偶調(diào)理模塊；溫度信號采集：DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡PCI6014；執(zhí)行器：DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡上的定時/計數(shù)器，固態(tài)繼電器；對象：電烤箱。2.2溫度測量1數(shù)據(jù)采集熱電偶有三個較為突出的優(yōu)點：其一，測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響；其二，測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）；其三，構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起

5、來非常方便。根據(jù)正、負極用材料的不同，熱電偶分為B、E、J、K、R、S、T、Y型。采用的是K型熱電偶，其正極為鎳鉻合金，負極為鎳硅合金。與其它類型的熱電偶相比，K型熱電偶的線性較好，使用方便，因而在工業(yè)測量中被廣泛使用。而實際工作中，熱電偶的自由端（冷端）是在室溫下，為了得到正確烤箱溫度，在查分度表時，要將室溫對應(yīng)的熱電偶的熱電勢考慮進去，這就是冷端補償。2信號調(diào)理測溫元件熱電偶產(chǎn)生的是低電壓信號，它需要進一步的放大、過濾以及線性化等處理．本文采用SCC-TC02熱電偶調(diào)理模塊，通過SC-2345屏蔽盒與數(shù)據(jù)采集卡相連。SCC-TC02熱電偶調(diào)理模塊工作原理圖如圖2所

6、示。圖2　SCC-TC02熱電偶調(diào)理模塊工作原理圖SCC-TC02接受三個信號：TC+，TC-，和GND。TC+是熱電偶的正極和TC-是熱電偶負極。接地端子連接到AIGND的E系列DAQ裝置。熱電偶冷端信號和傳感器信號測量的分別由E系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備從X和X+8通道獲得，其中X為0到7取決于操作者插TC02在SCC-2345的哪個插槽。SCC-TC02熱電偶調(diào)理模塊的工作電路由兩部分組成，一部分與熱電偶連接，內(nèi)部具有100倍的放大器和濾波器，將熱電勢放大，濾波；另一部分是用熱敏電組測量室溫的電路，用公式算出室溫，對熱電偶冷端補償。3數(shù)據(jù)處理利用Labview程序中多通道

7、數(shù)據(jù)采集子VI將檢測端數(shù)據(jù)和冷端數(shù)據(jù)兩個通道的數(shù)據(jù)（第X通道和X+8通道）采集到數(shù)組中，再經(jīng)過IndexArray把數(shù)組分離開，然后分別處理。3.1熱電偶檢測到的數(shù)據(jù)處理第X通道采集上來的數(shù)據(jù)從數(shù)組輸出并且取平均值（取平均值是為了消除隨機誤差），這個數(shù)值就是熱電偶此時的電壓值，把這個數(shù)乘1000（因為采集上來的電壓信號的單位是伏特，而K型熱電偶的分度表中的電壓是毫伏），然后再除100，(因為熱電偶調(diào)理模塊里有一個100倍的放大電路)把結(jié)果輸入到分段子程序中，進行分段子程序處理。由于熱電偶的溫度與電壓的關(guān)系是非線性的，為了把它分段線性化，所以就把溫度分