基于模糊控制的客車烘房溫控儀

ICL7135是一個較為常見的雙積分型數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片。為節(jié)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I／O口相連，BUSY輸出端高電平寬度等于積分與反積分時間之和，ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分固定時間為10 001個時鐘脈沖，反積分時間與被測電壓成正比，因此，可通過單片機一個定時器來測量BUSY腳脈寬，減去10 001個時鐘脈沖后，得到與被測參數(shù)成正比的數(shù)值。
本程序設(shè)計采用了數(shù)值濾波的方法，通過ICL7135多次轉(zhuǎn)換后，將最大值、最小值舍棄，余值進行算術(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(diào)節(jié)蒸汽，來實現(xiàn)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位共陽顯示數(shù)碼管，可通過按鍵對各項控制參數(shù)進行調(diào)整，還可實現(xiàn)自動、手動操作的無擾切換。采用AT93C66的SPI總線E2PROM，可擦寫100萬次，用以保存設(shè)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(shù)表、KI積分系數(shù)等，都可通過鍵盤進行調(diào)整，便于生產(chǎn)現(xiàn)場講行人工整定。

3 算法設(shè)計與實現(xiàn)
本系統(tǒng)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(yīng)根據(jù)實際加熱器散熱的快慢來決定。
3．1 模糊化
設(shè)e為溫度誤差，即實際溫度與給定溫度之間的偏差。本機初始設(shè)定范圍為-40～+40℃，劃分為5個變量等級(PB，PS，O，NS，NB)，ec為溫度誤差變化率，初始設(shè)定范圍為-5～+5℃／min，劃分為4個變量等級(PB，PS，NS，NB)，本系統(tǒng)輸入信號e，ec采用梯形隸屬度函數(shù)，為獲得速度上的提高，本樣機把輸入范圍內(nèi)的256個數(shù)據(jù)點存儲在ROM中，供模糊運算程序查表，這樣可避免進行數(shù)值計算。本機可通過按鍵調(diào)整溫度誤差、溫度誤差變化率的量化因子，方便進行現(xiàn)場整定。