基于A(yíng)RM的室內溫度控制系統的設計與實(shí)現

　　自適應模糊控制系統可以連續和自動(dòng)地測量被控對象的動(dòng)態(tài)特性并把它們與理想模型的動(dòng)態(tài)特性相比較，再用兩者之差去改變比例因子、模糊控制規則等可調參數，以使系統具有優(yōu)化的性能。本系統采用動(dòng)態(tài)改變相關(guān)比例因子的方式來(lái)實(shí)現模糊控制系統的自我調整。如圖2 所示，為了降低模糊控制器的復雜度，減小計算量，系統采用二輸入單輸出模型。系統設定溫度值T0與當前室內溫度值T 的偏差e 和偏差率ec 為輸入變量，控制量u 為輸出變量。室外溫度值T1 與暖氣溫度值T2 為系統參考量。e= T0-T，ec=de/dt.ke 和kec 分別為溫度偏差和偏差變化率比例因子，ku 為控制量比例因子。系統根據e、ec 的變化并參考T1、T2 的值進(jìn)行綜合分析，性能辨識，然后動(dòng)態(tài)的調整比例因子ke 與kec，從而實(shí)現模糊控制系統的自我調整，以適應不斷變化的環(huán)境。

圖3 自適應模糊控制系統仿真波形圖

　　根據專(zhuān)家知識和實(shí)際測試，選擇合適的論域、隸屬度函數及相關(guān)比例因子，建立合理的模糊控制規則，在Matlab7.1 中的Simulink 下建立系統仿真模型。
　　系統設定溫度為24℃，輸出波形如圖3 所示，超調量不超過(guò)0.5℃，在室內暖氣大純滯后環(huán)境下，控制品質(zhì)已相當優(yōu)良。實(shí)際測試表明控制工程網(wǎng)版權所有，系統具有很好的控制效果及很強的魯棒性。
　　3 系統軟件設計
　　系統軟件部分的設計主要是基于ARM-Linux，與其他嵌入式操作系統相比，Linux 操作系統具有完整的TCP/IP 協(xié)議，良好的穩定性和實(shí)時(shí)性，很好的滿(mǎn)足了智能控制系統對系統可靠性的要求；此外CONTROL ENGINEERING China版權所有，Linux 易于移植裁減、內核小、效率高、源代碼開(kāi)放并有眾多的開(kāi)發(fā)者，為系統的開(kāi)發(fā)提供了良好的技術(shù)支持。
　　系統開(kāi)發(fā)首先建立交叉編譯環(huán)境，然后引導bootloader，移植操作系統，裝載文件系統，開(kāi)發(fā)圖形界面，最后編寫(xiě)應用程序。本系統采用Linux2.6內核，其具有強大的進(jìn)程、中斷、內存和設備管理功能，支持各種文件系統。系統采用了基于QT/E 的圖形用戶(hù)界面，Q/E 延續了Qt 在桌面系統的所有功能，豐富的API 接口和基于組件的編程模型使得嵌入式Linux 系統中的應用程序開(kāi)發(fā)更加便捷。
　　系統程序流程如圖4 所示，系統應用程序主要由一系列用來(lái)實(shí)現相應功能的子程序組成，主要包括溫度檢測程序、ZigBee 無(wú)線(xiàn)通信程序、模糊控制程序、GPRS 無(wú)線(xiàn)通信程序等。

圖4 系統程序流程

　　4 結束語(yǔ)
　　本文介紹了一種基于ARM 的室內智能溫度控制系統，給出了詳細的系統架構方案，從軟、硬件兩方面闡述了設計思路和實(shí)現方法。系統采用ZigBee 技術(shù)組建小型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了多點(diǎn)溫度采集，避免了繁瑣的布線(xiàn)；采用模糊控制技術(shù)，提高了室內溫度的控制精度；建立了QT 用戶(hù)界面，優(yōu)化了人機交互環(huán)境；采用GPRS 技術(shù)實(shí)現了系統的遠程控制。本系統彌補了我國北方冬季供暖系統存在的不足，隨著(zhù)我國計量取暖的逐步實(shí)施，具有很好的實(shí)際運用價(jià)值。