基于單片機的加熱爐溫度模糊控制系統

　　3模糊控制算法的研究

　　本系統的對象熱處理加熱爐是一種具有純滯后的大慣性系統，用基于精確數學(xué)模型的常規控制難以保證加熱工藝曲線(xiàn)要求。為此，選用模糊控制算法中的規則自尋優(yōu)算法。

　　算法的基本原理采用解析表達式描述的控制規則，簡(jiǎn)單方便，易于處理。二維控制規則自尋優(yōu)算法可以用解析表達式概括：

　　其中，E，C，U為經(jīng)過(guò)量化和模糊化的模糊變量，相應的論域分別為誤差、誤差變化率及控制量；a為調整因子。

　　由式(1)描述的控制規則可看出，控制作用取決于誤差及誤差變化率，且通過(guò)調整a的大小，可以改變對誤差和誤差變化的不同加權程度，a值一旦確定，在整個(gè)控制過(guò)程中就不再改變。但在實(shí)際系統中，系統在不同的狀態(tài)下，對控制規則中誤差E與誤差C的加權程度有不同的要求。如誤差較大時(shí)，控制系統的主要任務(wù)是消除誤差，此時(shí)對誤差的加權應該大些；當誤差小時(shí)，控制系統的主要任務(wù)是使系統盡快穩定，減小超調，此時(shí)要求在控制規則中誤差變化率的加權大些。為了得到好的控制性能，就要求a值在控制過(guò)程中可調整，即控制規則可在控制過(guò)程中在線(xiàn)修正。式(2)采用優(yōu)化設計方法對口進(jìn)行在線(xiàn)修正。

　　4 性能分析

　　本系統在仿真運行后，系統工作穩定，操作方便，各項指標都達到了設計要求，圖4是某加熱爐的溫度曲線(xiàn)。從圖中可以看出，曲線(xiàn)的跟蹤性能好，穩態(tài)精度高，超調小。

　　5 結 語(yǔ)

　　本文系統介紹了用單片機實(shí)現的熱處理加熱爐溫度控制系統，由于控制對象是一種具有純滯后的大慣性環(huán)節，采用智能模糊控制器可以達到理想的控制效果。經(jīng)實(shí)驗運行結果表明，本系統具有以下特點(diǎn)：

　　(1)控制方案合理、穩態(tài)精度高、超調小。
　　(2)結構簡(jiǎn)單、調試方便、抗干擾性強、魯棒性好。