基于模糊控制的客車(chē)烘房溫控儀

ICL7135是一個(gè)較為常見(jiàn)的雙積分型數字轉換器芯片。為節約單片機I／O口，本機利用ICL7135的BUSY、POLAR腳，分別與單片機的兩個(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內部規定積分固定時(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(guò)單片機一個(gè)定時(shí)器來(lái)測量BUSY腳脈寬，減去10 001個(gè)時(shí)鐘脈沖后，得到與被測參數成正比的數值。
本程序設計采用了數值濾波的方法，通過(guò)ICL7135多次轉換后，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)單片機逆模糊運算，得到輸出值，通過(guò)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，調節蒸汽，來(lái)實(shí)現對加熱器加熱，達到理想的溫度控制效果。
2．3 人機接口
本機有4只觸摸式按鍵和8位共陽(yáng)顯示數碼管，可通過(guò)按鍵對各項控制參數進(jìn)行調整，還可實(shí)現自動(dòng)、手動(dòng)操作的無(wú)擾切換。采用AT93C66的SPI總線(xiàn)E2PROM，可擦寫(xiě)100萬(wàn)次，用以保存設定溫度值、報警溫度、溫度誤差和溫差變化率的量化因子，以及輸出功能函數表、KI積分系數等，都可通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行調整，便于生產(chǎn)現場(chǎng)講行人工整定。

3 算法設計與實(shí)現
本系統溫度控制中，散熱是自然散發(fā)，所以在模糊控制中模糊表的建立應根據實(shí)際加熱器散熱的快慢來(lái)決定。
3．1 模糊化
設e為溫度誤差，即實(shí)際溫度與給定溫度之間的偏差。本機初始設定范圍為-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，初始設定范圍為-5～+5℃／min，劃分為4個(gè)變量等級(PB，PS，NS，NB)，本系統輸入信號e，ec采用梯形隸屬度函數，為獲得速度上的提高，本樣機把輸入范圍內的256個(gè)數據點(diǎn)存儲在ROM中，供模糊運算程序查表，這樣可避免進(jìn)行數值計算。本機可通過(guò)按鍵調整溫度誤差、溫度誤差變化率的量化因子，方便進(jìn)行現場(chǎng)整定。