温度模糊控制系统幻灯片.ppt
温度模糊控制系统第1页，共25页，编辑于2022年，星期日人工气候室设备第2页，共25页，编辑于2022年，星期日人工气候箱 内部气流循环控制流程 1、气候箱上电后，循环风机就开始运行，循环风机使箱体内的气流 不停 的流动，使箱体 中的气流最终达到相同的温度和湿 度。2、循环过程 中气流：首先经过加湿器增加气流需要的湿 度，再经过制冷器降低气 流的温度和湿度，然后 经过加 热器增加气流的温度，最后 回到箱体 和其 中气体混合，达到需要的温度和湿度。第3页，共25页，编辑于2022年，星期日温度控制部分设计描述1、设备工作情况描述2050 时压缩机一直开启，通过调整加热来控制温度大于50 压缩机不工作2、主要控制要求精度：0.1 超调：2 测温范围20 100 第4页，共25页，编辑于2022年，星期日单片机硬件框图第5页，共25页，编辑于2022年，星期日硬件设计1、控制芯片选择AT MEGA16(1)可靠性高，速度快(2)资源丰富：PWM,EEPROM,1K SRAM,8路ADC(3)编程方便：GCC,IAR第6页，共25页，编辑于2022年，星期日检测部分设计PT100AD转换芯片选择：考虑：精度，可靠性，价格，接口 ADS1100:最高16位，除去符号位有效位为 15位，20 120 检测范围150，对应05V,对应0215，分辨率150/215=0.0046 满足控制精度要求第7页，共25页，编辑于2022年，星期日控制输出设计固态继电器（1）可靠性高（2）适合PWM控制（3）加热器具有惯性，PWM频率不要求很高，选周期500ms 固态继电器能否每秒超过开关20次？第8页，共25页，编辑于2022年，星期日控制算法选择1）控制的 核心问题是箱体 内的温度、湿度。2）非线性耦合滞后系统，耦合及滞后系统完善有效控制策略的缺乏，导致这类系 统的实时有效控制存在很大的困难 3）当前人工气候 箱 的温 湿度 流行 的控 制方法 还是 PID控制，而且控制仪表通常都是采用独立、通用 的温 度控制仪表和湿度控制仪表，缺点：由于气候箱不同的箱子控 制对象变化 比较大，这些通用 的控制方法适应性 比较 差 而且温度和湿度 的单独控制，没有考虑到它们 的强 耦合作用，控制的精度一般都无法令人满意。第9页，共25页，编辑于2022年，星期日模糊控制方法优点模糊控制和模糊解耦的方法来进行控 制能提高控制精度 提高控制算法的鲁棒性和 自适应能 力。第10页，共25页，编辑于2022年，星期日模糊控制器设计第11页，共25页，编辑于2022年，星期日输入输出论域各个变量 的论域范围及模糊化为：1、偏差E偏差E的论域范围为E一 8，一 7，一 6，一 5，一 4，一 3，一 2，一 1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差可分为17档偏差E的语言值：NB NM NS NZ Z PZ PS PM PB 模糊规则中的输入第12页，共25页，编辑于2022年，星期日偏差E的论域值和偏差E的语言值的关系论域值一 8，一 7.对应于实际值，偏差E的语言值是模糊集合，这个模糊集合的论域即取值范围是一 8，一 7.模糊集合的隶属度函数联系了论域值和语言值隶属度函数为简单起见取三角形隶属度函数 MATLAB说明第13页，共25页，编辑于2022年，星期日实际偏差转化为论域 if(TempFuzzyE=320)ScaleE=-8;else if(TempFuzzyE=0)ScaleE=0-(TempFuzzyE+20)/40;else ScaleE=0-(TempFuzzyE-20)/40;第14页，共25页，编辑于2022年，星期日2、偏差变化EC的论域及语言值u偏差EC的论域范围为EC一 8，一 7，一 6，一 5，一 4，一 3，一 2，一 1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档u偏差EC的语言值：NB NM NS NZ Z PZ PS PM PB 模糊规则中的另一个输入第15页，共25页，编辑于2022年，星期日2、控制输出U的论域及语言值u控制输出U的论域范围为U一 8，一 7，一 6，一 5，一 4，一 3，一 2，一 1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档u控制输出U偏差EC的语言值：NB NM NS NZ Z PZ PS PM PB 模糊规则中的另一个输入第16页，共25页，编辑于2022年，星期日模糊控制规则第17页，共25页，编辑于2022年，星期日模糊推理马丹尼法(max-min)：经过模糊关系计算得出模糊关系矩阵:Rt=(Et ECt)Ut。然后可以计算模糊输出 Ut*=(Et*ECt*)Rt。对于所有的 Et*和 ECt*计算出 Ut*第18页，共25页，编辑于2022年，星期日2.多前提单规则第19页，共25页，编辑于2022年，星期日隶属函数的计算第20页，共25页，编辑于2022年，星期日反模糊化 重心法得到 相应的模糊控制量，整理后得到控制输 出查询表。第21页，共25页，编辑于2022年，星期日4.去模糊化最小最大最大平均面积中心面积平均输出隶属函数的一般形式:第22页，共25页，编辑于2022年，星期日控制 输 出表的校正 由于模糊 控制的离散性和预先规则的不确定性，有些计算可能和 实际经验不太相符，所以经过实际控制实验后将控制 输 出表进行一些修改（1）据实际经验（2）数据分布第23页，共25页，编辑于2022年，星期日输出控制表的求取MATLAB的FUZZY工具箱第24页，共25页，编辑于2022年，星期日控制输出表转化为实际控制值表中的控制值乘以比例系数KU第25页，共25页，编辑于2022年，星期日
