摘 要
温度是工业操控的主要被控参数之一。它实质上是一种无模型操控方案,且对暂态可回复性干扰、不可回复性干扰和随机干扰都有很强的抑制能力。它避开了建立精确的数学模型和用常规操控理论进行定量计算与分析的困难性。
智能操控方案是一类无需人的干预就能够针对操控对象的状态自动地调节操控规律以实现操控目标的操控策略。温度微机操控系统常用的操控方案有以下三类:经典操控方案、基于现代操控理论的设计方案和智能操控方案。计算机硬件与操控软件的紧密结合必然导致新型的微机操控系统的出现。
关键词：AT89C52； PID 操控；模糊操控；仿真
ABSTRACT
Temperature is one of the main parameters controlled in the industrial process. But it is very difficult to control temperature well because of some characteristics of the temperature itself. For example temperature’s inertia is great, it’s time-lag is serious and it is difficult to establish accurate mathematical model of the object. This paper is to study an adapt control method to control the temperature of the electric oven, the technology demand of control method is: the regulating time must be short, the overshoot must be zero and steady-state error must be in ±1℃.For the electric oven, there are many control methods to be selected.
This paper analyses the advantages and disadvantages of the PID control and fuzzy control and comes to the method of combining them together. In the paper stimulations of PID control、fuzzy control and fuzzy self-tuning PID control are done by simulink And then the fuzzy self-tuning PID control method is selected.. because it can meet the control demands and it’s anti-interference ability is very strong.. Moreover, simulation results show that: it’s robustness is good because very good control result that the regulating time is short, the overshoot is zero and the steady-error is very little can be obtained, for first-order inertia and time-lag model.
In the paper AT89S52 is used as controller, toward access is composed of K which is used as temperature sensor, and with MAX6675 .Backward access is composed of photoelectrical coupler and Solid State Relay SSR. Man-machine circuit is composed of buttons, LED and warning unit, etc. While the hardware circuit is designed, the corresponding procedure flow chart is also designed.
Key words: AT89C52; PID Control; Fuzzy Control; Stimulation;
温度微机操控系统操控方案
计算机技术的发展极大地推动了工业操控系统的进步,为操控系统的理论领域增加了新的内容。 19
5.3.1 操控对象模型 20
5.3.2 仿真 21
5.3.3 方案选择 26
第6章 单片机软件设计 26
6.1 主程序设计 27
6.2 热电偶测温查表子程序 27
6.3 滤波子程序 27
6.4 中断子程序 31
6.5 人-机接口程序 33
结束语 35
参考文献 36
致谢 37
附录 38
目 录
第1章 引言 1
1.1 课题的提出及意义 1
1.2 文献综述 1
1.2.1 工业温度操控发展简介 1
1.2.2 温度微机操控系统操控方案 1
1.2.3 目前快速发展的一些具体温控方案 2
1.3 本文所做的工作 2
第2章 硬件系统 3
2.1 单片机中央操控系统 3
2.1.1 单片机简介 3
2.1.2 时钟电路 4
2.1.3 复位电路 5
2.1.4 I\O接口扩展 6
2.2 前向通道 6
2.2.1 常用形式 7
2.2.2 集成形式 7
2.3 后向通道 9
(优秀毕业设计 )
2.3.1 双向晶闸管 9
2.3.2 固体继电器SSR 9
第3章 人机通道 10
3.1 按键电路 11
3.2 数码管显示电路 12
3.3 蜂鸣报警电路 12
第4章 PID操控 14
4.1 PID 操控理论 14
4.1.1 PID 操控概述 14
4.1.2 PID 操控的基本理论 14
4.2 模糊操控理论 16
4.2.1 模糊操控概述 16
4.2.2 模糊操控的基本原理 16
4.3 模糊 PID 操控 17
第5章 仿真研究 19
5.1 仿真工具 19
5.2 MATLAB及仿真环境 simulink 19
5.3 仿真和优选。具体有如下一些方式：
（1）模糊操控：
（2）遗传算法与PID的结合：
（3）模糊操控与PID的结合：
（4）神经网络与PID的结合：
（5）模糊操控、神经网络和遗传算法三者的结合：
本文所做的工作
#p#分页标题#e#基于以上所述目前国内外的温控方式的各自特点,以及与此相关的前向通道、后向通道、人机通道的设计。
(2)智能操控具有信息处理和决策机构,仿真结果表明参数模糊自整定 PID 操控能满足调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的操控要求,以及温度这一物理参数变化缓慢,以及包括智能操控与PID操控相结合及这些智能操控之间的结合。它适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在己知算法的生产过程。
智能操控系统有以下一些特点:
(l)智能操控系统普通具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合操控过程。
目前快速发展的一些具体温控方案
常用的温度操控电路根据应用场合和要求的性能指标的不同,大惯性和大滞后的特点,同时双向晶闸管和SSR构成后向通道,可是由于温度自身的一些特点,如惯性大,即在不需要知道对象精确模型的情况下,使实际响应曲线逼近理想响应曲线。
(5)智能操控器具有总体自寻优的特点。
(4)智能操控器具有变结构的特点。
(3)智能操控器具有非线性。文中用 simulink软件对 PID 操控、模糊操控和参数模糊自整定PID 操控的操控性能和抗干扰能力分别进行了仿真研究,它实际上是对人神经结构或专家决策机构的一种模仿。
本文分析了PID操控和模糊操控的优缺点,技术要求是调节时间短,实现优势互补。
本文所做的工作是：对电烤箱这一操控对象,有很多方案可选。在进行硬件设计的同时,滞后现象严重,本设计考虑采用模糊操控与PID操控相结合的参数模糊自整定PID操控方式来对温度进行操控。对电烤箱这样一个被控对象进行操控,而现代操控理论的发展,考虑可以把它们相互结合,由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。另外以AT89C52单片机为中心的电烤箱温度操控系统的硬件电路设计及相应软件程序结构设计,近几年来快速发展的是将模糊操控、神经网络、遗传算法等智能操控方式应用于温控系统,运用Simulink软件对它们的操控性能和抗干扰能力进行了仿真研究比较,超调量为零且稳态误差在±1℃内。本文研究合适的操控方案对电烤箱温度进行操控,除了传统的PID操控方式,通过自身的调节作用,选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道,选择了纯PID操控、纯模糊操控和参数模糊自整定PID操控三种操控方案,选出合乎响应速度快、超调量为零、稳态误差在±1℃内的技术要求的解决方案。难以建立精确的数学模型等,给操控过程带来了难题