基于多線(xiàn)程溫度控制專(zhuān)家系統

摘要：針對常規模糊溫度控制存在有較大穩態(tài)誤差、在設定點(diǎn)附近易產(chǎn)生振蕩等不足，在此提出將專(zhuān)家系統引入模糊控制，以達到精確控溫的目的。介紹了一種以80C196KB單片機為控制核心，以多線(xiàn)程和專(zhuān)家系統為算法的控制方法，并介紹了簡(jiǎn)單的多線(xiàn)程和專(zhuān)家知識在溫度控制上的應用。應用結果表明，基于多線(xiàn)程的溫度控制專(zhuān)家系統，穩態(tài)誤差小、控制精度高，控制方案有效、可行。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C；多線(xiàn)程；專(zhuān)家系統；溫度控制

0 引言
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，溫度的自動(dòng)控制已經(jīng)廣泛地應用在生產(chǎn)和生活中，因此對自動(dòng)控溫方法的研究具有很強的實(shí)際意義。由于溫度具有大慣性和純延滯的非線(xiàn)性特性，實(shí)際溫度控制過(guò)程的復雜性又使溫度控制系統的參數不易確定，因此實(shí)際的溫度控制系統是一個(gè)復雜的自動(dòng)控制系統，用一般的控制理論難以得到較為滿(mǎn)意的結果。以此為目的，在此設計了基于80C196KB單片機為核心的溫度控制系統，通過(guò)多線(xiàn)程和專(zhuān)家系統優(yōu)化程序的算法，對溫度進(jìn)行閉環(huán)控制，從而達到精確控溫的目的。

1 硬件系統設計
圖1為系統原理框圖，通過(guò)圖示可以看出，硬件系統分為：溫度采樣及放大、顯示、按鈕輸入、溫度控制四個(gè)部分。系統首先通過(guò)AD590采樣將溫度信號轉化為電壓信號，電壓信號經(jīng)過(guò)放大通過(guò)80C196KB單片機對其進(jìn)行A／D采樣，通過(guò)采樣的結果，可以算得控制系統的溫度并顯示出來(lái)，然后將實(shí)際溫度與設定的溫度(設定溫度可以通過(guò)輸入按鈕進(jìn)行輸入)進(jìn)行比較，根據比較的結果控制加熱電阻和風(fēng)扇的占空比，從而達到閉環(huán)控溫的目的。

2 軟件系統設計
在軟件設計中，采用了多線(xiàn)程的編程結構并結合專(zhuān)家知識，對整個(gè)系統的控制性能進(jìn)行改善。
2．1 多線(xiàn)程結構
多線(xiàn)程是指“同時(shí)”存在幾個(gè)執行體，按幾條不同的執行線(xiàn)索共同工作的情況。多線(xiàn)程實(shí)現單個(gè)進(jìn)程中的并發(fā)計算，各線(xiàn)程間共享進(jìn)程空間的數據，并利用這些共享單元來(lái)實(shí)現數據交換、實(shí)時(shí)通信與必要的同步操作。在單片機編程里面，多線(xiàn)程可以通過(guò)編寫(xiě)中斷子程序進(jìn)行實(shí)現。一個(gè)中斷子程里面可以包含優(yōu)先級不同的線(xiàn)程，優(yōu)先級高的排在該中斷子程的開(kāi)始，優(yōu)先級最低的排在最后。執行順序如下：屏蔽其他線(xiàn)程→讀系統共用資源→執行操作→改寫(xiě)系統共用資源→開(kāi)放所有線(xiàn)程→返回主進(jìn)程。
2．2 專(zhuān)家系統
在該系統中，加熱電阻的控制脈沖和風(fēng)扇的控制脈沖是控制溫度關(guān)鍵，其脈寬的設置決定了系統溫度控制的精度和穩定性，而脈寬的設置是由專(zhuān)家知識進(jìn)行判定的。
2．2．1 專(zhuān)家系統概述
所謂專(zhuān)家系統，是指具有專(zhuān)家知識，能夠像專(zhuān)家一樣解決特定領(lǐng)域復雜問(wèn)題的計算機軟件系統。其特征如下：
(1)系統功能的針對性。ES通過(guò)犧牲通用問(wèn)題求解能力而換得在某一狹窄領(lǐng)域高水平處理問(wèn)題的能力。
(2)符號推理啟發(fā)性。ES主要處理不良結構問(wèn)題，需運用多種啟發(fā)性經(jīng)驗知識。這些啟發(fā)式知識往往具有不完全性和不確定性，因此ES常要采用不精確推理等非常規推理方法。
(3)透明性。ES可向用戶(hù)解釋其推理過(guò)程，并能回答一些關(guān)于它自身的問(wèn)題。
(4)靈活性。由于ES知識庫采用了獨立于程序的外部顯式表示方法，用戶(hù)很容易對其進(jìn)行修改或補充。
2．2．2 脈寬控制
從經(jīng)驗可以知道，當實(shí)際溫度和目標相差(下面統一稱(chēng)作△T)甚遠時(shí)，希望電阻發(fā)熱量大些或者風(fēng)扇轉速高些；而△T較小時(shí)。希望電阻發(fā)熱量小些或者風(fēng)扇轉速低些。