基于模糊PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)
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1．4 輸出驅(qū)動部分設(shè)計
該部分采用固態(tài)繼電器E0542-14F來控制加熱器的供電與否，使強、弱電之間在電氣上完全隔離，具有價格低廉、觸發(fā)電路簡單可靠的特點。單片機以PWM形式輸出控制信號，通過調(diào)整PWM的占空比來達到控制固態(tài)繼電器，繼而來控制爐溫的目的。
1．5 報警電路設(shè)計
當溫度達到、超過設(shè)定值或時間達到設(shè)定時間時，為保證安全，系統(tǒng)中設(shè)計了在緊急狀態(tài)下能引起警覺的報警信號。該溫度控制系統(tǒng)采用嗚音報警，將達林頓陳列反向驅(qū)動器MC1413連接AT89C52的P3．5口，當P3．5口輸出高電平時，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(shù)學模型
系統(tǒng)的被控對象為SX2-10系列實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(shè)計目的是對爐膛的溫度進行升溫和恒溫控制，達到調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量低且穩(wěn)態(tài)誤差在±5℃內(nèi)的技術(shù)要求。電陽爐加熱器模型的傳遞函數(shù)為：
給定系統(tǒng)電壓輸入為110 V，經(jīng)測溫達到穩(wěn)定值時，給定輸入階躍信號110 V，使系統(tǒng)電壓達到220 V，每分鐘采樣一次，并記錄溫度值，實驗數(shù)據(jù)如表1所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/171001.htm
此溫度數(shù)據(jù)為多次測量得到，穩(wěn)態(tài)的時間為30分鐘。根據(jù)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(guī)PID控制器為基礎(chǔ)，采用模糊推理思想，根據(jù)不同的溫度誤差e和誤差變化ec對PID的3個參數(shù)進行在線自調(diào)整。該控制系統(tǒng)由模糊推理和常規(guī)PID控制器兩部分組成，控制結(jié)構(gòu)如圖3所示
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