基于LabVIEW的模糊温度控制系统设计.doc

基于LabVIEW的模糊控制系统设计 摘要 本文以LabVIEW为开发环境进行设计模糊控制器，将设计出的模糊控制器应用到温度控制系统中，实现了在有干扰作用的情况下对烤箱温度的控制，取得较好的控制效果。 关键词：虚拟仪器 模糊控制 热电偶 Abstract This paper is design issue is the use of LabVIEW fuzzy control, through the design of fuzzy control procedures to control the plant (oven) temperature. Finally, it comes ture control the temperature of oven even if there has disturb. Keywords: 1引言 虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义虚拟面板，测控功能由软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统的控制面板，以多种形式表达输出结果，利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析、处理和保存，利用I／O接口设备完成信号采集、测量与控制。(e≥6℃)时，定时器产生占空比较大的脉冲序列，全力加热。当系统温度与设定温度之间偏差小于6摄氏度，采用模糊控制算法。模糊控制器根据误差和误差变化率，经过模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,经过固态继电器控制烤箱电源得通断, 从而实现对烤箱温度的控制。 2系统组成 图1 温度控制系统框图 2.1 硬件组成 传感器：热电偶； 信号调理电路： SC-2345信号调理箱，SCC-TC02热电偶调理模块； 温度信号采集：DAQ多功能数据采集卡PCI6014； 执行器：DAQ多功能数据采集卡上的定时/计数器，固态继电器； 对象：电烤箱。 2.2温度测量 1数据采集 热电偶有三个较为突出的优点：其一，测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269（如金铁镍铬），最高可达+2800（如钨-铼）构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。SC-2345屏蔽盒与数据采集卡相连。SCC-TC02热电偶调理模块工作原理图如图2所示。 图2　SCC-TC02热电偶调理模块工作原理图 SCC-TC02接受三个信号：TC+ ，TC- ，和GND 。TC+是热电偶的正极和TC-是热电偶负极 。接地端子连接到AIGND的E系列DAQ装置。热电偶冷端信号和传感器信号测量的分别E系列数据采集设备X和X+8，其中X为0到7取决于插TC02在SCC-2345的哪个插槽100倍的放大器和滤波器，将热电势放大，滤波；另一部分是用热敏电组测量室温的电路，用公式算出室温，对热电偶冷端补偿。 3数据处理 利用Labview程序中多通道检测端数据和冷端数据两个通道的数据X通道和X+8通道）采集到数组，经过Index Array把数组分离开。检测X通道采集上来的数据从数组输出并且取平均值（取平均值是为了消除随机误差），这个数值就是热电偶此时的电压值，把这个数乘1000（因为采集上来的电压信号的单位是伏特，而K型热电偶的分度表中的电压是毫伏），然后再除100，(因为热电偶调理模块里有一个100倍的放大电路)把结果输入到分段子程序中，进行分段子程序处理。 由于热电偶的温度与电压的关系是非线性的，为了把它分段线性化，所以就把温度分成若干段，认为在每段里，温度和电压的关系是线性的，可以用公式算出当时电压所对应的温度值。分段的依据就是K型热电偶的分度表，见表2.1 表1：K型热电偶分度表 T（℃） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 E（mV） 0.000 0.397 0.798 1.203 1.612 2.023 2.437 2.852 3.267 3.682 T（℃） 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 E（mV） 4.097 4.509 4.920 5.328 5.735 6.139 6.540 6.941 7.340 7.739 T（℃） 200 210 220 230 240 250 E（mV） 8.138 8.539 8.940 9.343 9.747 10.153 热电偶测温的部分，将检测到的温度以电压值的方式传到计算机，这就需要把电压值转换成温度，转换成温度才便于观测和显示以10℃为单位，分出12个等分的温度段， 经过分段子程序进行处理后，输出的数值是烤箱温度相对室温的