基于模糊控制的客車烘房溫控儀

ICL7135是一個(gè)較為常見的雙積分型數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片。為節(jié)約單片機(jī)I／O口，本機(jī)利用ICL7135的BUSY、POLAR腳，分別與單片機(jī)的兩個(gè)I／O口相連，BUSY輸出端高電平寬度等于積分與反積分時(shí)間之和，ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分固定時(shí)間為10 001個(gè)時(shí)鐘脈沖，反積分時(shí)間與被測電壓成正比，因此，可通過單片機(jī)一個(gè)定時(shí)器來測量BUSY腳脈寬，減去10 001個(gè)時(shí)鐘脈沖后，得到與被測參數(shù)成正比的數(shù)值。
本程序設(shè)計(jì)采用了數(shù)值濾波的方法，通過ICL7135多次轉(zhuǎn)換后，將最大值、最小值舍棄，余值進(jìn)行算術(shù)平均，保證了測量的準(zhǔn)確。
2．2 溫度控制
對加熱溫度的控制是采用模糊積分算法，經(jīng)單片機(jī)逆模糊運(yùn)算，得到輸出值，通過光耦輸出的PWM信號，經(jīng)整流濾波形成0～10 mA的恒流信號，去控制溫控閥的啟閉，調(diào)節(jié)蒸汽，來實(shí)現(xiàn)對加熱器加熱，達(dá)到理想的溫度控制效果。
2．3 人機(jī)接口
本機(jī)有4只觸摸式按鍵和8位共陽顯示數(shù)碼管，可通過按鍵對各項(xiàng)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可實(shí)現(xiàn)自動、手動操作的無擾切換。采用AT93C66的SPI總線E2PROM，可擦寫100萬次，用以保存設(shè)定溫度值、報(bào)警溫度、溫度誤差和溫差變化率的量化因子，以及輸出功能函數(shù)表、KI積分系數(shù)等，都可通過鍵盤進(jìn)行調(diào)整，便于生產(chǎn)現(xiàn)場講行人工整定。

3 算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)溫度控制中，散熱是自然散發(fā)，所以在模糊控制中模糊表的建立應(yīng)根據(jù)實(shí)際加熱器散熱的快慢來決定。
3．1 模糊化
設(shè)e為溫度誤差，即實(shí)際溫度與給定溫度之間的偏差。本機(jī)初始設(shè)定范圍為-40～+40℃，劃分為5個(gè)變量等級(PB，PS，O，NS，NB)，ec為溫度誤差變化率，初始設(shè)定范圍為-5～+5℃／min，劃分為4個(gè)變量等級(PB，PS，NS，NB)，本系統(tǒng)輸入信號e，ec采用梯形隸屬度函數(shù)，為獲得速度上的提高，本樣機(jī)把輸入范圍內(nèi)的256個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)存儲在ROM中，供模糊運(yùn)算程序查表，這樣可避免進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。本機(jī)可通過按鍵調(diào)整溫度誤差、溫度誤差變化率的量化因子，方便進(jìn)行現(xiàn)場整定。