基于模糊PID的電阻爐溫度控制系統
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1．4 輸出驅動(dòng)部分設計
該部分采用固態(tài)繼電器E0542-14F來(lái)控制加熱器的供電與否，使強、弱電之間在電氣上完全隔離，具有價(jià)格低廉、觸發(fā)電路簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)。單片機以PWM形式輸出控制信號，通過(guò)調整PWM的占空比來(lái)達到控制固態(tài)繼電器，繼而來(lái)控制爐溫的目的。
1．5 報警電路設計
當溫度達到、超過(guò)設定值或時(shí)間達到設定時(shí)間時(shí)，為保證安全，系統中設計了在緊急狀態(tài)下能引起警覺(jué)的報警信號。該溫度控制系統采用嗚音報警，將達林頓陳列反向驅動(dòng)器MC1413連接AT89C52的P3．5口，當P3．5口輸出高電平時(shí)，NC1413輸出低電平，使蜂鳴器鳴音，反之，蜂鳴器停止鳴音。AT89C52的P3．5口的高低電平輸出是在中斷服務(wù)程序中完成的。
2 控制策略
2．1 被控對象的數學(xué)模型
系統的被控對象為SX2-10系列實(shí)驗室低溫箱式電阻爐，額定電壓為220 V，額定功率為2 000 W。設計目的是對爐膛的溫度進(jìn)行升溫和恒溫控制，達到調節時(shí)間短、超調量低且穩態(tài)誤差在±5℃內的技術(shù)要求。電陽(yáng)爐加熱器模型的傳遞函數為：
給定系統電壓輸入為110 V，經(jīng)測溫達到穩定值時(shí)，給定輸入階躍信號110 V，使系統電壓達到220 V，每分鐘采樣一次，并記錄溫度值，實(shí)驗數據如表1所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171001.htm
此溫度數據為多次測量得到，穩態(tài)的時(shí)間為30分鐘。根據科恩-庫恩公式，求得K=4．44、T=531s和τ=177s。所以加熱器的近似模型為：
2．2 模糊PID控制算法
模糊PID控制器是以常規PID控制器為基礎，采用模糊推理思想，根據不同的溫度誤差e和誤差變化ec對PID的3個(gè)參數進(jìn)行在線(xiàn)自調整。該控制系統由模糊推理和常規PID控制器兩部分組成，控制結構如圖3所示
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