基于模糊控制策略的智能控制系统设计.doc

基于模糊控制策略的智能控制系统设计 摘要：本文介绍了以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的温度控制平台的设计。并介绍了其软、硬件设计的方法和给出了系统的硬件原理图、软件流程图。在该设计中采用精密集成电路传感器LM35系列中的LM35DZ对烤箱的温度进行实时精确测量，测量出的电压信号直接送入到SPCE061A中，并进行A/D转换，从而实现温度检测。本系统利用按键输入设定温度。设定温度和实时温度都可以从四位的LED数码管显示出来。控制部分采用模糊控制算法，每隔2秒更新PWM控制输出参数，控制继电器的通断时间，最终实现对烤箱温度的控制。 关键字： SPCE061A；温度控制；模糊控制 Abstract:In this paper, the design of temperature controls platform based on SPCE061A is introduced. The author also introduces the software and hardware design of this system .In this design, a precision integration circuit transducer LM35DZ is adopted to measure the temperature of the heating furnace in real time, and the voltage signal measured is inputted into the SPCE061A directly, then do AD conversion. The setting temperature can be inputted into the system through the keyboard. The setting temperature and the temperature of current can be displayed on the LED monitor of 4 digits. The control section adopts the fuzzy control algorithm, and updates the PWM parameter every 2 seconds. The PWM controls the time of the relays on and off, then controls the temperature of the heating furnace. Keywords： SPCE061A；temperature control；fuzzy control. 1 绪　论 1.1 背景 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。在工业生产中广泛应用的电阻炉，升温靠电阻丝加热，降温依靠自然冷却，温度超调后调整很慢，是一种单向性、大惯性、有一定滞后，特性参数随炉温变化而变化的非线性、时变的复杂系统，很难得到其精确的数学模型。目前多数电阻炉温度控制仍采用常规的PID控制方法，这种方法简单、实用，可靠性高，能满足大多数温度控制要求。但是PID控制参数的整定依赖于被控对象的数学模型。当控制对象温度精度要求高时，且被控对象难以获得其精确的数学模型,便很难得到满意的控制效果。而模糊控制是一种仿人智能控制方法，它不依赖于对象的数学模型，通过对模糊信息的处理可以对复杂对象实施良好的控制。鉴于传统PID控制的控制效果并不好，考虑到模糊控制的优点，在对烤箱温度进行控制时，模糊控制是一种较好的控制方法。这样设计出来的高精度的智能温度控制系统是非常有价值的。 随着电子技术和单片机的迅速发展，单片机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用单片机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性，实践也证明用单片机对炉温度的控制可以提高产品质量和数量，节约能源，还能改善劳动条件。 在现有的单片机产品中，凌阳16位单片机SPCE061A具有高速度、低价、可靠、实用、体积小、功耗低和简单易学等特点，并且集成了ADC、DAC、PLL、AGC等电路，并配有凌阳16位单片机SPCE061A集成开发环境，支持标准C语言和汇编语言，使得开发方便、容易。采用SPCE061A可以加快开发系统，降低了成本，简化了设计，同时又能设计出高精度的温度控制系统。本系统正是采用了凌阳16位单片机SPCE061A。 本课题属于单片机控制系统的设计，涉及测控电路，单片机控制，智能控制。这个工程是对自动化所学专业的综合应用。 1.2 温度智能控制平台的总体概述 本毕业设计的要求是构建单片机温