基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的畢業(yè)論文(專業(yè)版)

　　

【正文】 導師治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人，在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣，還傳授了做人的準則。（2） 當參數(shù)調(diào)好后，重新設置輸入溫度。b. 未使用的大片ROM空間對于剩下的ROM空間，一般在每隔一段設置一個陷阱（02H 00H 00H）從頭開始，此時前兩個00H即是設置陷阱的地址，又是NOP指令，起到雙重的作用。偏差=現(xiàn)行溫度值─設定溫度值，其模糊集合可以表示為{負大（NB）、負小（NS）、零（Z0）、正小（PS）、正大（PB）}并將其大小量化為九個等級：4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4。當檢測到有鍵按下時，程序?qū)z測是在第0行或者是在第1行，然后通過串行輸出不同的列值來掃描按下的鍵在哪一列。分別作為溫度的整數(shù)部分和小數(shù)部分，用于四位溫度顯示。主程序作為程序的入口，控制各類程序的調(diào)用。在硬件的實現(xiàn)上，采用串行接口，由一個74HC164，其8個輸出口作為矩陣鍵盤的列線，、每根線上都加一個上拉電阻，用于減小干擾。其協(xié)議定義的數(shù)據(jù)格式如下［9］：開始7/10器件地址R/WACKSUBADDACKDATAACK……停止AT24C01是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行E2PROM，它是內(nèi)含1288位存儲空間，具有工作電壓寬（～）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點。單5V供電，工作溫度范圍：0℃~70℃；。按照設計指標，精度要求在177。熱電偶溫度計在工業(yè)生產(chǎn)過程中極為廣泛。b. 測量信號噪聲（擾動）的抑制。： 電源電路 其中輸入電壓為交流220V，再進行整流。方案2在實行控制的時候不像其它方案采用D/A轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個固態(tài)繼電器，通過內(nèi)部改變定時器的中斷時間來調(diào)節(jié)一個周期內(nèi)電子開關的導通和斷開時間。只要稍許的調(diào)整變送器即可很好的完成任務。燃油供應子系統(tǒng)起到了供應燃油的作用。(3) 廣義對象 它包括被控對象與執(zhí)行機構(gòu)，被控對象為復雜的工業(yè)過程，可是線性的或非線性的，也可能存在各種干擾，是模糊的、不確定的、沒有精確數(shù)學模糊的過程。專家系統(tǒng)方法重視知識的多層次和分類的需要，以及利用這些知識進行推理的計算機組織。模糊控制技術(shù)除了在硬件、軟件上繼續(xù)發(fā)展外，將在自適應模糊控制、混合模糊控制以及神經(jīng)模糊控制上取得較大的發(fā)展。(4) 模糊語句將含有模糊概念、按給定的語法規(guī)則所構(gòu)成的語句稱為模糊語句。那么，上述就是從輸入到輸出的模糊變換過程，也就是從輸入量A通過輸入輸出關系r，求取輸出量b的過程，所得的結(jié)果b就是輸出控制模糊量。對于同一個模糊要領總存在不同的人會使用不同的確定方法，建立完全不同的隸屬函數(shù)，不過所得的處理模糊信息問題的本質(zhì)結(jié)果應該是相同的。把元素對概念的符合程度看作元素對集合的隸屬程度，那么指定各個元素的隸屬度也就指定了一個集合。至今世界上研究“模糊”的學者已超過萬人，發(fā)表的重要論文達5000多篇。其運算過程中有很多都要用到矩陣運算，但控制其級別很少的時候可以進行離線計算，很方便的完成矩陣運算。基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設計基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的畢業(yè)論文第1章 緒 論 溫度控制，在工業(yè)自動化控制中占有非常重要的地位。這樣一來模糊控制就已經(jīng)簡化了，甚至比一般的PID運算還更簡單。80年代以來，自動控制系統(tǒng)的被控對象更加復雜化，它不僅表現(xiàn)在多輸入，多輸出的強耦合性、參數(shù)時變性和嚴懲的非線性，更突出的是從系統(tǒng)對象所能獲得的數(shù)據(jù)量相對的減少，以及對控制性能要求的日益增高。因此模糊集合完全由其隸屬函數(shù)所刻畫。模糊統(tǒng)計與隨機統(tǒng)計完全不同，模糊統(tǒng)計是對模糊性事物的可能性程度進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果稱為隸屬度。可見，以模糊矩陣合成運算所執(zhí)行的模糊變換在意義重大。根據(jù)其語義各構(gòu)成語法規(guī)則不同，可以分為下述幾種類型。隨著其它學科理論、新技術(shù)的建立和發(fā)展，使模糊理論的應用將越來越廣泛。 模糊系統(tǒng)建模及參數(shù)辨識建模與參數(shù)辨識是實現(xiàn)控制的重要基礎，因此這一研究工作從199年至今一直是模糊控制領域的熱門話題。(4) 模糊控制器 它是一臺處理器，用于完成模糊推理的過程與根據(jù)輸入量和模糊運算做出模糊控制工作。LED顯示器用于實時顯示測量的溫度。(3) 方案1和方案2采用了價格便宜的LED顯示器，而方案3采用了相對昂貴的LCD顯示器。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。整流可通過四個二極管進行全波整流，也可以利用集成整流堆來進行（同原理）。4. 對測量信號進行曲線線性化處理。它具有測溫精度高，在小范圍內(nèi)熱電動勢與溫度基本呈單值、線性關系，穩(wěn)定性和復現(xiàn)性較好，測溫范圍寬，響應時間較快等特點。℃。1 單片機選型　89c2051及其引腳與網(wǎng)標整個系統(tǒng)采用最小化設計，其外部所接組件大多采用了串行通信，所以在單片機選型時不需要很多的并行口，有一定的程序存儲器和定時器、外部中斷即可。在系統(tǒng)中，用AT24C01存儲用戶設定的保持溫度，上限溫度和下限溫度。整個鍵盤共設16個鍵。在系統(tǒng)中其主要的任務是調(diào)用鍵盤管理程序。 。最后將鍵值讀入到keyboard存儲器中。其論域E為E={4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4}。 軟件調(diào)試軟件的調(diào)試包括模糊運算中的模糊表的求取和程序的調(diào)試。可以看出在t1以前系統(tǒng)全速加熱，但由于自然散熱，曲線并不是直線。這些都將使我終生受益。回憶我在湖南文理學院學習的四年中，最令我難忘的恩師是導師陳日新老師。而經(jīng)過不斷調(diào)整參數(shù)，系統(tǒng)達到了預期的控制效果。可在中斷入口處加入RETI指令。其中包含了求差量化和查模糊表等子程序。1 鍵盤掃描子程序，鍵盤接口同樣使用了串行口的方式0。其量化順序為：讀入A/D轉(zhuǎn)換值、用二進制無符號除法將轉(zhuǎn)換值減去1000，再將其結(jié)果用二進制無符號數(shù)除法除[13]以10，取商和余數(shù)。溫度采樣頻率由定時器控制，在每一次采樣完成之后進行模糊控制時間的計算和顯示刷新。： 顯示電路2 信號輸入電路 鍵盤電路鍵盤作為人機接口之一，在系統(tǒng)的功能實現(xiàn)過程中起著不可或缺的作用。采用I2C總線標準的單片機或IC器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對獨立的模塊，通過軟件尋址實現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接 。1LSB。 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路因為單片機不能直接處理模擬信號，所以必須將熱電偶檢測到的溫度模擬信號變化成數(shù)字信號,單片機才能做出相應的處理。所以熱電偶和熱敏電阻溫度計在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究領域中得到了廣泛地應用。a. 測量信號校正。從整個系統(tǒng)的設計來看，其中有幾塊集成芯片和多個電阻、電容等器件，其功率總和應在2W左右，所以考慮整個系統(tǒng)的功率裕量，采用78M05作為整個系統(tǒng)的供電芯片。這種方法能夠很好的完成模糊控制過程中大量的運算的問題，減少了編程的難度和處理機做這些運算所花費的時間。而方案3采用的是集成的熱電偶溫度變送器，具有冷端溫度補償、零點調(diào)整、零點遷移、量程調(diào)整以及線性化等功能。調(diào)節(jié)閥根據(jù)PLC的輸出量自動的調(diào)節(jié)進入燃燒爐內(nèi)的燃氣，從而起到了調(diào)節(jié)溫度的目的。(2) 輸入輸出接口裝置 它完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換，信號采樣與濾波等工作。專家系統(tǒng)技術(shù)考慮了更多方面的問題，例如，是什么組成知識以及如何組織、如何表達、如何應用知識等。模糊開發(fā)軟件包也充滿市場。：把一個模糊詞轉(zhuǎn)化為明確題詞的算子稱為判定化算子。 A是輸入量論域V上的模糊向量；B是輸出控制量論域W上的模糊向量；R是輸入和輸出論域V和W之間的關系。但其不同于普通集合，互補律不成立，即 () 隸屬函數(shù)的確定，應該是反映出客觀模糊現(xiàn)象的具體特點，要符合客觀規(guī)律，而不是主觀臆想。這樣一個模糊的概念只要指定論域U中各個元素對它的符合程度，這樣模糊概念也就得到一種集合表示了。盡管模糊集理論的提出至今只有30年，但發(fā)展迅速。模糊控制是基于模糊數(shù)學上發(fā)展起來的一門新的控制科學[3]。將模糊控制方法運用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴重滯后現(xiàn)象，同時在提高采樣頻率的基礎上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。運用一般的處理機，如單片機就能完成。因此要想精確地描述復雜對象與系統(tǒng)的任何物理現(xiàn)象和運動狀態(tài)，實際已不可能。2. 模糊集合的表示方法模糊集合沒有明確的邊界，一般用隸屬函數(shù)描述。對于模糊統(tǒng)計實驗，在論域中給出一個x，再考慮n個有模糊集合A的普通集合，以及元素x對A的歸屬次數(shù)。 模糊控制的理論基礎1. 模糊命題模糊命題是清晰命題的推廣，清晰命題的真假相當于普通集合中元素的特征函數(shù)，而模糊命題的真值在閉區(qū)間取值，相當于隸屬函數(shù)值。a. 模糊陳述句 模糊是陳述句是相對于具有清晰概念的一般陳述句而言，指的是該類陳述句中含有模糊概念。模糊理論結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(Neural Network)和遺傳基因(Genetic Mechanism)形成交叉學科神經(jīng)網(wǎng)絡模糊技術(shù)(Neuron Fuzzy Technique)和遺傳基因模糊技術(shù)(Genetic Fuzzy Technique)，用于解決單一技術(shù)不能解決的問題。系統(tǒng)模糊模型就是指采用與系統(tǒng)輸入輸出樣本數(shù)據(jù)相關的、能表示系統(tǒng)狀態(tài)的一組模糊規(guī)則來描述系統(tǒng)。在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器用于感受控制對象的溫度，然后由與溫度變化的線性關系產(chǎn)生與其大小相適應的變化量交給變送器處理。 方案1的原理框圖+LED顯示+給定電壓A/D轉(zhuǎn)換PLC開關熱電阻燃料供應子系統(tǒng)D/A油爐溫度(3) 系統(tǒng)原理框圖2. 方案2 (1) 硬件組成：單片機、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、集成的熱電偶溫度變送器、固態(tài)繼電器［5］、大功率發(fā)熱器、LED顯示器。雖然LCD顯示器在顯示方面有其優(yōu)越性，可以多行顯示、文本顯示。綜上所述方案2有如下的特點：(1) 在完成所要求的任務的基礎之上還有著結(jié)構(gòu)簡單、明了的特點，很容易實現(xiàn)，而且在一定的程度上節(jié)約成本。后面接電容CC2為濾波電容進行濾波，注意電解電容應該要有一定裕量，否則不能起到很好的濾波效果。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常見、最基本的參數(shù)之一。其使用時一定要注意冷端溫度補償，在一般情況下采用補償電橋的方法較多。采用8位A/D轉(zhuǎn)換器如果設定其成比例關系，即0~255，0℃~100℃。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C2051［8］，除了在外部引腳上少了兩個并行口外，其它內(nèi)部資源與AT89C51完全相同，且其內(nèi)部的2KFLASH ROM能夠很方便的進行擦寫，匯編指令與80C51完全兼容的特點，成為了首選。當系統(tǒng)斷電再得電以后，系統(tǒng)將自動的讀出AT24C01中的保存值，并根據(jù)其內(nèi)容進行加熱，直到設定的溫度。　鍵盤設置與功能設定鍵 名個數(shù)(標號)功 能數(shù)字鍵10（0~9）輸入0~100℃的溫度數(shù)值，不設小數(shù)，但可顯示。然后其它的功能都由鍵盤管理程序和中斷程序完成。其程序見附錄B。鍵值=行值8+列值。為簡化運算，可將控制量U的大小也量化成上述九個等級若根據(jù)專家經(jīng)驗，： 模糊集的隸屬度量量化等級語言變量43210+1+2+3+4PB0000011PS00010ZO00100NS010000NB1100000根據(jù)熟練操作人員手工控制經(jīng)驗，模糊控制規(guī)則如下：1）IF E=NB THEN U=PB2）IF E=NS THEN U=PS3）IF E=ZO THEN U=ZO