ATmega128和組態(tài)王實(shí)現(xiàn)陶瓷檢測系統(tǒng)

2.1 壓力傳感器調(diào)理電路設(shè)計(jì)

　　信號采集調(diào)理模塊中壓力傳感器部分采用DG通用系列標(biāo)準(zhǔn)型全不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)壓力變送器，精確度最高可達(dá)0.1%FS，具有小體積、高性能、高性價(jià)比、高穩(wěn)定性、高靈敏度等特點(diǎn)。差壓傳感器電壓信號經(jīng)濾波及正向跟隨后接分壓電阻。ATmega128內(nèi)部A/D直接從分壓電阻上采樣得到10位A/D值。設(shè)計(jì)的壓力傳感器信號處理電路如圖2所示。

　　2.2 紅外液位檢測電路設(shè)計(jì)

　　為了自動檢測單位體積的檢測液的流動速度，在玻璃容器的輸入、輸出口分別安裝了紅外檢測系統(tǒng)。這里設(shè)計(jì)的紅外光源驅(qū)動電路如圖3所示。其中+12 V電壓通過兩個(gè)100 kΩ電阻加在放大器的兩端形成同相比例，放大電路放大倍數(shù)為Vi0=(1+Rf/R1)V來驅(qū)動三極管的導(dǎo)通與截止，驅(qū)動發(fā)光二極管。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 控制算法的設(shè)計(jì)

　　為了實(shí)現(xiàn)陶瓷檢測設(shè)備高精度、反應(yīng)速度快、寬測量范圍的性能指標(biāo)要求。設(shè)計(jì)的陶瓷檢測控制軟件采用PID控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的隸屬度函數(shù)相結(jié)合的方法，來完成對各個(gè)模塊的控制。實(shí)現(xiàn)參數(shù)標(biāo)定、設(shè)置、透氣度測量、恒壓信號(PWM信號)輸出等功能。軟件完成初始化設(shè)置后，進(jìn)行壓力信號的數(shù)據(jù)采集與處理、恒壓控制輸出等。根據(jù)實(shí)際工況，壓力信號變化范圍太大時(shí)，系統(tǒng)將處于等待狀態(tài)，直到壓力被調(diào)節(jié)到9 500～10 050 Pa的范圍要求。同時(shí)，當(dāng)誤差范圍比較大時(shí)會根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來粗調(diào)PWM信號，當(dāng)距10 000 Pa范圍較小時(shí)再采用PID精確調(diào)節(jié)，保證輸出的PWM信號在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

　　普通的PID控制是反饋控制系統(tǒng)中取偏差的比例、積分、微分的組合控制。固定參數(shù)PID控制屬于線性控制。而液位上升的過程具有非線性、時(shí)變性及不確定性等特點(diǎn)，對于這類系統(tǒng)采用固定參數(shù)PID控制很難實(shí)現(xiàn)理想的控制效果，因此采用了變參數(shù)控制的方法。

　　這里將模糊控制知識表達(dá)容易的特點(diǎn)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的優(yōu)勢相結(jié)合，取長補(bǔ)短，以提高整個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和表達(dá)能力，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的在線智能調(diào)速。通過該智能控制系統(tǒng)，將模糊控制規(guī)律和隸屬函數(shù)隱含地分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模糊推理，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線自學(xué)習(xí)能力來調(diào)整隸屬函數(shù)和改變模糊控制規(guī)律，使控制系統(tǒng)工作狀態(tài)可根據(jù)設(shè)定速度和環(huán)境狀態(tài)變化而自動調(diào)整，實(shí)現(xiàn)速度的智能控制。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可以有效控制PWM輸出的穩(wěn)定性，近而可以很好的穩(wěn)定壓力，保證其在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，并且進(jìn)一步提高了系統(tǒng)檢測精度。