基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))調(diào)研報(bào)告題 目： 基于模糊控制算法的 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 羅 書 軍 學(xué) 號(hào)： 0 7 6 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 01103 指導(dǎo)教師： 陳 日 新 完成時(shí)間： 2005年3月5日 基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、 主要目標(biāo)任務(wù)：綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理、微機(jī)原理、單片機(jī)原理與應(yīng)用，設(shè)計(jì)一個(gè)基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)。1）對(duì)以前所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，全面的綜合并將其聯(lián)貫。2）學(xué)會(huì)了獨(dú)立的分析和解決問題和進(jìn)行相關(guān)社會(huì)調(diào)查的能力3）學(xué)會(huì)了查閱文獻(xiàn)的方法和培養(yǎng)查閱文獻(xiàn)的良好習(xí)慣。4）提高專業(yè)相關(guān)外文的閱讀、翻譯能力。提

2、高專業(yè)英語水平。5）提高編寫程序的水平，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)。提高電腦繪圖水平。二、 技術(shù)性能指標(biāo)：1）溫度控制在0100度（水溫），誤差為±0.5。C。2）恒溫控制。3）LED實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)溫度。并通過鍵盤輸入給定溫度三、 簡(jiǎn)要工作原理以AT89C51單片機(jī)為模糊控制器，結(jié)合溫度傳感變送器，A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、靜態(tài)電子開關(guān)等，設(shè)計(jì)出一個(gè)基于模糊控制算法的溫度控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，溫度傳感變送器獲得溫度的感應(yīng)電壓，轉(zhuǎn)變成15V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部。單片機(jī)將給定電壓的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與測(cè)量電壓的結(jié)果相比較，得出偏差量。然后跟據(jù)模糊控制算法得出控制量。在

3、執(zhí)行器中由開關(guān)頻率較高的靜態(tài)電子開關(guān)完成，采用模擬的PWM控制方法，改變同一個(gè)周期中電子開關(guān)的閉合時(shí)間。從而調(diào)節(jié)加熱開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，以達(dá)到控制效果的目的。四、 課題文獻(xiàn)綜述1、動(dòng)力鍋爐燃燒系統(tǒng)的模糊控制策略1） 作者：劉向杰、柴天佑、劉紅波2） 摘要：基于模糊控制策略給出了鍋爐系統(tǒng)新的控制方法。工業(yè)鍋爐的主要?jiǎng)討B(tài)包括非線性、非最小相位特征、不穩(wěn)定性、時(shí)滯和負(fù)荷干擾，采用傳統(tǒng)控制方法難以實(shí)施有效的控制。運(yùn)用GPE（Gausian partition with evenly spaced midpoints）模糊控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐對(duì)象的主汽壓進(jìn)行研究和實(shí)時(shí)控制，模糊控制器能夠克服許多干擾因素，產(chǎn)生良好

4、的控制效果，最后給出了模糊控制同傳統(tǒng)方法的比較結(jié)果。3） 模糊控制器的應(yīng)用 本文的線性推理規(guī)則表示：IF error is Ej and rate is Rj THEN output is U(i+j)。Ei代表著一個(gè)誤差模糊，Rj代表一個(gè)誤差變化率模糊集，U(i+j)代表著一個(gè)輸出量模糊集。4） 實(shí)施結(jié)果 上述控制策略用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)象，盡管現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行存在很大的干擾，主汽壓仍然顯示良好的跟蹤效果?？梢钥闯銎涞闹饕卣魇菑?qiáng)干擾及動(dòng)態(tài)變化模糊控制器能夠克服許多干擾素，顯示了強(qiáng)魯棒性并產(chǎn)生了良好的控制效果。2、模糊控制在水廠混凝投藥系統(tǒng)中的應(yīng)用1） 作者：王強(qiáng)、周建萍2） 摘要：針對(duì)給水平混凝劑投放控

5、制系統(tǒng)中存在的非線性、時(shí)滯性和模糊性等問題，結(jié)合工程實(shí)例提出了模糊控制的思想，介紹了混淆是非凝模糊控制系統(tǒng)的組成，說明了混凝模糊控制器的設(shè)計(jì)方法。3） 混凝投藥控制模糊系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 輸入E和輸出U的論域分別分為7個(gè)和9個(gè)等級(jí)。對(duì)于濁度E和輸出輸出控制U取模糊語言值均為：PB（正大）、PS（正?。?、ZO（零）、NS（負(fù)?。?、NB（負(fù)大）可以得出基于手動(dòng)操作人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)和專家的有關(guān)知識(shí)確定混凝控制的規(guī)則庫(kù)，它包含以下5條規(guī)則。若E為NB則U為PB；若E為NS則U為PS；若E為ZO則U為ZO；若E為PS則U為NS；若E為PB則U為NB；4） 結(jié)束語：混凝模糊控制是總結(jié)熟練操作人員專家的經(jīng)驗(yàn)形成控

6、制規(guī)則而實(shí)施控制的一種先進(jìn)方法。這種控制系統(tǒng)運(yùn)行至今，工作穩(wěn)定可靠，動(dòng)態(tài)性能好。它有效地克服了傳統(tǒng)控制方法中過程復(fù)雜、結(jié)果不準(zhǔn)確、對(duì)變化及干擾適應(yīng)和抑制能力差等不足之處。3、單片機(jī)在退火爐爐溫模糊控制中的應(yīng)用1） 作者：周景振2） 摘要：討論了利用模糊控制技術(shù)設(shè)計(jì)的單片機(jī)模糊爐溫控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于退火爐爐溫控制上。試驗(yàn)表明，這種控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)精度高、速度快3） 制器的設(shè)計(jì)考慮到退火爐爐溫具有非線性、時(shí)變等特點(diǎn)，單片機(jī)模糊爐溫控制器采用模糊控制理論，通過總結(jié)操作人員對(duì)過程的操作和控制的經(jīng)驗(yàn)，用模糊條件語句構(gòu)成控制規(guī)則，采用極大極小合成運(yùn)算原理，從而得到一個(gè)模糊爐溫控制模型

7、。模糊控制器的控制步驟大體分三步：精確量模糊化、模糊推理、解模糊。4） 模糊控制規(guī)則推理在單片機(jī)模糊爐溫控制系統(tǒng)中，采用If Ai and Bi Then Ci為模糊控制規(guī)則。其中，Ai為誤差模糊子集，Bi為誤差變化模糊子集，Ci為輸出量模糊子集。 為了充分利用模糊控制量向量所取得的信息，本控制器系統(tǒng)采用加權(quán)平均法將模糊控制向量轉(zhuǎn)化為精確控制向量。 4、分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)中的分戶溫度模糊控制1）作者：劉曼蘭，王可崇2）摘要：房間溫度控制是典型的時(shí)變遲滯系統(tǒng)，用常規(guī)PID控制方式很難實(shí)現(xiàn)有效控制，而常規(guī)FUZZY控制因其穩(wěn)態(tài)性能不佳，又不能滿足某些分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)中的分戶智能溫控裝置對(duì)室內(nèi)熱環(huán)

8、境實(shí)現(xiàn)智能控制的穩(wěn)態(tài)溫差不超過±1的要求。筆者設(shè)計(jì)出了一種行為自校正模糊控制器，應(yīng)用到某分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)中的分戶智能溫控裝置中，通過MATLAB仿真結(jié)果表明：該行為自校正模糊控制器的性能優(yōu)于常規(guī)FUZZY控制器和PID控制器。3） 行為自校正模糊控制器的基本原理對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的經(jīng)典模糊控制器，由于其控制規(guī)則不夠完善，則在某些情況下，當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)發(fā)生較大變化時(shí)，其控制效果往往不佳。若在該模糊控制器的基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)性能測(cè)量環(huán)節(jié)，一個(gè)控制量校正環(huán)節(jié)，所得到的校正量與原模糊控制器輸出的控制量疊加在一起，形成新的控制量，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)原控制量的校正，這就相當(dāng)于對(duì)原控制規(guī)則進(jìn)行了修

9、改，從而構(gòu)成一種改進(jìn)的行為自校正模糊控制器。4） 結(jié)果分析行為自校正模糊控制既克服了PID控制對(duì)系統(tǒng)參數(shù)適應(yīng)能力差的弱點(diǎn)，又克服經(jīng)典模糊控制穩(wěn)態(tài)誤差比較大的缺點(diǎn)。行為自校正模糊控制比PID控制有更強(qiáng)的魯棒性，比經(jīng)典 模糊控制有更小的穩(wěn)態(tài)誤差。而且其控制效果完全滿足某分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)中的分戶智能溫度控制系統(tǒng)所提出的控制性能指標(biāo)。但該行為自校正模糊控制器沒有解決因模糊量化取整運(yùn)算而引起的量化誤差和調(diào)節(jié)死區(qū)的問題。因此在穩(wěn)態(tài)階段，仍有一定的穩(wěn)態(tài)誤差，甚至可能會(huì)有穩(wěn)態(tài)顫振現(xiàn)象。筆者認(rèn)為如果對(duì)E，EC，U，P都不采用模糊量化取整運(yùn)算，而是采用模糊數(shù)模型在線插值的方法，則能從本質(zhì)上消除這種穩(wěn)態(tài)誤差。5、

10、挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)模糊控制方法的研究1） 作者：李克杰2） 液壓系統(tǒng)控制的基本內(nèi)容 液壓系統(tǒng)是挖掘機(jī)實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。從某種意義上來講，液壓系統(tǒng)的性能決定著挖掘機(jī)的質(zhì)量與工作效率。現(xiàn)代挖掘機(jī)能夠 根據(jù)工作環(huán)境和作業(yè)條件，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)分功率的變量與全功率變量，以保證任 何情況下發(fā)動(dòng) 機(jī)均不超載，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)且功率得到充分利用；還應(yīng)設(shè)置減速系統(tǒng)（AutoSlow）和負(fù)控制系統(tǒng)（Negative Control），以便當(dāng)其工作裝置不動(dòng)作時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)油門自動(dòng)減小，并使液壓泵排量減至最小以節(jié)省能量。根據(jù)挖掘機(jī)工況變化大而快這一特點(diǎn)，為有效利用以動(dòng)機(jī)功率，且保證安全，正常作業(yè)，現(xiàn)代挖掘機(jī)控制系

11、統(tǒng)應(yīng)具有下列功能：（1）速度傳感  檢查發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否在輸出范圍內(nèi)，并控制液壓泵驅(qū)動(dòng)扭矩使二者匹配及防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。（2）流量分配控制 為實(shí)現(xiàn)工作裝置的聯(lián)合動(dòng)作，需對(duì)每執(zhí)行元件（如斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸等）提供不同的壓力和流量。當(dāng)液壓系統(tǒng)只有一臺(tái)主泵時(shí)，通過流量分配控制使各執(zhí)行元件同時(shí)動(dòng)作，滿足不同作業(yè)的要求。（3）行走馬達(dá)控制 設(shè)置高速、中速、低速行走自動(dòng)選擇系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器行走隨外載荷變化自動(dòng)無級(jí)調(diào)速，使行走速度與操縱手柄原位置相對(duì)應(yīng)。（4）預(yù)熱 在液壓油溫低于某一界線時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)增高，液壓磁流量即隨之增加，液壓系統(tǒng)很快被加熱。（5）突發(fā)增力 對(duì)主溢流閥施以背壓，使系統(tǒng)溢流額

12、定壓力上升，短時(shí)間提高作業(yè)功率。 以上功率的實(shí)現(xiàn)，多與對(duì)液壓系統(tǒng)的控制有關(guān)。  由于液壓系統(tǒng)的信息具有模糊性、不確定性和偶然性，分析和實(shí)踐表明，模糊控制非常適用這一類系統(tǒng)控制。3） 液壓系統(tǒng)模糊控制  模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器，由模糊化、模糊推理、模糊判決（反模糊化）三部分組成，模糊控制工作原理見圖1，其中慮線部分表示模糊控制器；e、ec分別表示實(shí)測(cè)值與設(shè)定值的偏差及偏差變化率；E，EC為模糊化的偏差及偏差變化率；u表示模糊控制量，u*為標(biāo)度變換前的精確量；K1、K2、K3皆為標(biāo)度變換系數(shù)；r、y分別為輸入量和輸出量。  對(duì)于變負(fù)載情況的進(jìn)、回油旁路節(jié)流調(diào)速

13、液壓系統(tǒng)，采用均勻分布的隸屬度函數(shù)曲線；控制總表生成時(shí)，首先將三個(gè)語言變量e、ec和u劃分為7擋，即用7個(gè)模糊子集；正大（PL），正中（PM）、正?。≒S）、零（ZO）、負(fù)?。∟S）、負(fù)中（NM）、負(fù)大（NL）表示。e、ec相應(yīng)于各模糊子集的取值，即為隸屬度。它表示某一確定量對(duì)模糊子集的隸屬程度。   控制規(guī)則確定了輸入e和ec與輸出u之間的某種關(guān)系，是由“F.THEN.”的條件語句來描述的：IF e is A AMD (or) ec is B,THEN u is C。4） 外載荷變化使液壓泵輸出壓力在系統(tǒng)溢流閥調(diào)節(jié)壓力范圍內(nèi)變化時(shí)， 由模糊控制可得到接近發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的變

14、化規(guī)律，且最大的差值不超過5%。而一般的工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩儲(chǔ)備系數(shù)為1.06-1.14左右。因此，由模糊控制委動(dòng)機(jī)自身特性的結(jié)合，完全可以使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定正常的工作。6、熱電阻在煙葉初烤炕房溫度控制中的應(yīng)用1） 作者：高明遠(yuǎn)2） 摘 要：以炕房溫度工藝要求為例，介紹了以單片機(jī)為核心、以Cu50為傳感器的溫度控制裝置。實(shí)踐證明溫度測(cè)量電路新穎、測(cè)量比較精確，裝置控制性能良好。 3）硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用AT89C51作為CPU。根據(jù)本系統(tǒng)的測(cè)量精度和控制精度要求，本裝置選擇了熱電阻式傳感器Cu50作為測(cè)溫傳感器3。Cu50測(cè)溫范圍-50+150，工作范圍20-80，線性度好，靈敏度高，價(jià)格適中，滿足

15、了該系統(tǒng)的技術(shù)要求。溫度的測(cè)量和控制主要取決于溫度測(cè)量精度，因此，為了保證精度，從硬件采用了三個(gè)方面的措施：第一，測(cè)量中傳感器的連接采用新的三線制方法1，補(bǔ)償由導(dǎo)線引起的誤差；第二，選用高精度低漂移運(yùn)算放大器OP07作為運(yùn)算放大的電路，第三，測(cè)量電路采用恒流源供電。A/D轉(zhuǎn)換器選用常用的ADC1005CMOS10位A/D轉(zhuǎn)換器，即可滿足技術(shù)要求。該芯片總的非調(diào)整誤差為±1LSB，輸出電平與TTL電平兼容，單電源+5V供電，模擬量輸入范圍為0-5V4。有三個(gè)輸出通道：一個(gè)報(bào)警電路，二個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別控制風(fēng)門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，驅(qū)動(dòng)電路采用交流固態(tài)繼電器。溫度顯示電

16、路：溫度值采用數(shù)碼管顯示。為了不再擴(kuò)展并行接口，利用串行口的移位寄存器功能，擴(kuò)展三位靜態(tài)數(shù)碼管顯示接口電路。報(bào)警電路：利用蜂鳴器報(bào)警。4）總結(jié)使用這種補(bǔ)償方法的熱電阻測(cè)溫電路，測(cè)量精度大大提高，實(shí)現(xiàn)了高精度的溫度測(cè)量和控制。同時(shí)，該裝置在硬件上增加了手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，軟件上增添了抗干擾措施，使其工作更可靠、穩(wěn)定，使用方便，已被平頂山煙草公司寶豐縣分公司的使用所證明。 7、在預(yù)測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用模糊控制的研究1） 作者：張昊、郁濱、吳捷2） 摘要預(yù)測(cè)問題在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用背景.提出了將基于誤差反饋和專家經(jīng)驗(yàn)的閉環(huán)模糊控制引入預(yù)測(cè)系統(tǒng)，用于修正預(yù)測(cè)輸出、提高預(yù)測(cè)精度和魯棒性的設(shè)想.以電力負(fù)

17、荷預(yù)測(cè)為背景，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果證明在預(yù)測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用模糊控制是有效的，從而為其它控制方法在預(yù)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究開辟了前景。3） 引言預(yù)測(cè)可以幫助人們認(rèn)識(shí)并揭示事物的發(fā)展規(guī)律、提供關(guān)于未來的信息，使得人們當(dāng)前的行為有所依據(jù)，因此預(yù)測(cè)技術(shù)越來越受到重視。60年代發(fā)展起來的預(yù)測(cè)學(xué)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門以及社會(huì)、科技、軍事、政治等領(lǐng)域，成為管理決策不可缺少的重要組成部分.在各類預(yù)測(cè)方法的研究中，提高預(yù)測(cè)精度是一個(gè)主要目標(biāo).稍遲于預(yù)測(cè)學(xué)的發(fā)展，L A Zadeh于60年代中期創(chuàng)立了模糊集理論.隨后，經(jīng)E H Mamdani等許多學(xué)者的努力，模糊控制已逐漸發(fā)展成為解決傳統(tǒng)方法無法解決的控制和

18、系統(tǒng)問題的途徑。應(yīng)用模糊理論進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究在國(guó)外已經(jīng)開始。但迄今為止，尚沒有將模糊控制或其它控制方法應(yīng)用于預(yù)測(cè)領(lǐng)域的研究。理論界研究較多的函數(shù)映射逼近問題，也與閉環(huán)控制無關(guān)。本文研究的核心就是將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，達(dá)到提高預(yù)測(cè)系統(tǒng)精度的目的。4）結(jié)束語11，其應(yīng)用價(jià)值明顯.目前正在研究可適用于多頻預(yù)測(cè)的、具有自學(xué)習(xí)能力的模糊控制算法.推廣而言，該項(xiàng)研究更重要的意義在于為各類現(xiàn)代控制方法，特別是“無模型的”自適應(yīng)模糊控制方法，在預(yù)測(cè)領(lǐng)域(或非線性映射逼近問題)中的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。8、模糊控制的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析1） 作者：張金明、李人厚2） 摘要給出了一種模糊控制系統(tǒng)的系統(tǒng)化設(shè)

19、計(jì)方法，它采用一組局部T-S模糊模型來表示模糊系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)局部模型，利用狀態(tài)反饋進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，最后給出了全局模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析.通過對(duì)一個(gè)典型的非線性球-棒控制系統(tǒng)的仿真研究，表明該方法是有效的，它的性能指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有文獻(xiàn)的結(jié)果。3）模糊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析從上節(jié)的模糊控制器設(shè)計(jì)中，可以看到，首先，利用局部反饋和極點(diǎn)配置技術(shù)，保證每個(gè)局部T-S模糊模型是穩(wěn)定的.然后，用這些局部模型構(gòu)成一個(gè)模糊系統(tǒng).當(dāng)然，一般而言，局部穩(wěn)定不能保證全局穩(wěn)定.因此，我們必須對(duì)設(shè)計(jì)的模糊系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，否則，難于保證全局模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、模糊控制在真空燒結(jié)爐爐溫控制中的應(yīng)用1） 作者：張國(guó)德2） 摘要：針對(duì)真空

20、燒結(jié)爐的特點(diǎn)，提出了模糊控制算法，給出了以單片機(jī)為核心的爐溫模糊控制系統(tǒng)。4）溫度模糊控制    模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心，模糊控制器是一種利用專家知識(shí)和操作者經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的專家控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)不用數(shù)學(xué)解析模型來描述受控系統(tǒng)的特性。在本溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用二維模糊控制器，把加熱操作量作為輸出變量。在模糊控制過程中，同時(shí)把偏差和偏差的變化率作為模糊輸入量，這種方法不僅能保證系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，而且還可減少超調(diào)量和振蕩現(xiàn)象。根據(jù)受控系統(tǒng)的實(shí)際情況，確定輸入變量的測(cè)量范圍和輸出變量的控制作用范圍，以確定每個(gè)變量的論域，Ke、Kec和Ku分別為輸入和輸出變量的量化因子

21、和比例因子。先經(jīng)限幅處理，再經(jīng)量化處理就得到了E和EC。根據(jù)當(dāng)前已求得的E和EC，直接查詢模糊控制表就獲得控制量的變化值U，將該變化值U乘以比例因子Ku，即可得到當(dāng)前的實(shí)際控制量增量u。再將該增量和前    一采樣時(shí)刻的實(shí)際控制量相加，就得到目前應(yīng)實(shí)施的控制動(dòng)作，即 uk=uk-1+Ku·U，其模糊控制程序框圖如圖3所示。    在單片機(jī)中對(duì)輸入的模糊量進(jìn)行模糊推理，須將所有描述控制過程的控制規(guī)則存儲(chǔ)在單片機(jī)的EPROM中。把專家知識(shí)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為用語言表達(dá)的模糊控制規(guī)則，即設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫(kù)。本系統(tǒng)中，偏差E、偏差變化率EC

22、和控制量的變化的模糊子集定義為E=NB，NM，NS，NO，P0，PS，PM，PBEC=NB，NM，NS，0，PS，PM，PBU=NB，NM，NS，0，PS，PM，PBP、N分別表示正、負(fù)，B、M、S分別表示大、中、小。    建立模糊控制規(guī)則表的基本思想，以偏差為負(fù)的情況說明。當(dāng)偏差為負(fù)大時(shí)，若偏差變化為負(fù)，表明此時(shí)偏差有增大的趨勢(shì)，為盡快消除已有的負(fù)大偏差并抑制偏差進(jìn)一步增大，所以控制量的變化取正大。當(dāng)偏差為負(fù)而偏差變化為正時(shí)，系統(tǒng)本身已有減少偏差的趨勢(shì)，所以為盡快消除偏差且又不超調(diào)，應(yīng)取較小的控制量。故當(dāng)偏差為負(fù)大且偏差變化為正小時(shí)，控制量的變化取為正中。若偏

23、差變化為正大或正中時(shí)，控制量不宜增加，否則將會(huì)造成較大的超調(diào)，出現(xiàn)正偏差，因此這時(shí)的控制量變化取為0級(jí)。當(dāng)偏差為負(fù)中時(shí)，控制量的變化應(yīng)該使偏差盡快消除，基于這種原則，控制量的變化選擇同偏差為負(fù)大時(shí)相同。當(dāng)偏差為負(fù)小時(shí)，系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)。若偏差變化為負(fù)時(shí)，選取控制量變化為正中，以抑制偏差往負(fù)方向變化；若偏差變化為正，系統(tǒng)本身有消除負(fù)小偏差的趨勢(shì)，選取控制量變化為正小即可?？梢娺x取控制量變化的原則是：當(dāng)偏差大或較大時(shí)，選擇控制量的大小以盡快消除偏差為主；而當(dāng)偏差較小時(shí)，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以使系統(tǒng)穩(wěn)定為主要出發(fā)點(diǎn)。    為節(jié)省內(nèi)存，提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作速度，實(shí)

24、現(xiàn)有效的實(shí)時(shí)控制，根據(jù)隸屬函數(shù)和模糊控制規(guī)則表離線計(jì)算對(duì)應(yīng)的模糊控制表（即查詢表），并將該表內(nèi)置在應(yīng)用軟件的EPROM表中，供實(shí)時(shí)控制過程使用。在實(shí)際控制時(shí)，模糊控制器首先把輸入量量化到輸入量的語言變量論域中，再根據(jù)量化的結(jié)果去查表求出控制量，這樣可大大提高模糊控制的實(shí)時(shí)效果，節(jié)省內(nèi)存空間。5）結(jié)束語    以89C51單片機(jī)為核心的真空燒結(jié)爐溫度模糊控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性好、 節(jié)省內(nèi)存、精度高、功能強(qiáng)、使用方便，極大地改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)特性，溫度均勻度不超過±3,控溫精度高過±1,經(jīng)處理的材料（工件）表面光亮、無氧化、質(zhì)量可靠、工藝穩(wěn)定。10、

25、A dynamic fuzzy model for a drum-boiler-turbine system1） Author:Hacene Habbi,Mimoun Zelmat Belkaem Ould Bouamama2） Abstact:A nonlinear dynamic fuzzy model for natural circulation drum-boiler-turbine is presented. The model is derived from Astrom-Bell nonlinear dynamic system and describes the compli

26、cated dynamics of the physical plant. It is shown that the dynamic fuzzy model gives exalete linearizations of the nonlinear dynamic system. This closeness is illustrated by simulation in various conditions.3） The proposed dynamic fuzzy modelOn of the most important applications of fuzzy rule-based

27、systems is system modeling. The Takagi-Sugeno-Kang fuzzy model, which is referred as to TSK fuzzy model has recently found wide applicability in fuzzy model-based control, in particular for the case of complex systems. The reason for this is that its consequence part is an affine dynamic model rathe

28、r than a fuzzy set or constant value. In regard to the complexity of the boiler-turbine dynamics described by the nonlinear model, and in attempt to find a simple model structure which can capture in some appropriate sense the key dynamical properties of the physical plant, we investigate in this se

29、ction the existence and use of the TSK-type fuzzy model in the modeling process of the boiler-turbine dynamics. The dynamic fuzzy model structure and its interpretability issue are then given.The dynamic TSK fuzzy model is formed by nine IF-THEN logical rules that have a fuzzy antecedent part and a

30、functional consequent part.Regarding the physics of the boiler-turbine system and its nonlinear model structure, two fuzzy variables are considered in the antecedent part of the TSK fuzzy model, the drum steam pressure and the dynamic of fluid in the system. The consequent part is composed of local

31、dynamic models. The derivation of the plant-rules describing the dynamic behavior of the physical model is based on an approximate reasoning with respect to the plant operating points show in Table.4) ConclusionIn this paper, a fossil-fuelled nonlinear boiler-turbine dynamic fuzzy model is presented

32、, The global behavior of the TSKfuzzy model accurately approximates the global behavior of the nonlinear physical model, A theoretical understanding of the proposed model is developed by relating the dynamic TSKfuzzy model with local affine models to dynamic linearization about a time-varyig point,

33、The modeling errors due to the variation of the load point have beer significantly reduced by the use of the fuzzy model instead of the linearized model about the nominal operating point.The dynamic fuzzy nodel could be useful for applications to model-based control. In addition, from a control engi

34、neer perspective the use of local linear models bridges the gap between fuzzy control and conventional control. This way give some improvements in the control of the complex rink-and -swell phenomenon associated with the drum wary level.5） 方案選擇論證方案一1)硬件組成：PLC、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、熱電阻、氣開開關(guān)、燃油供應(yīng)子系統(tǒng)。2)工作原理：在系

35、統(tǒng)中，由分立的熱電阻做成測(cè)量工具，對(duì)溫度變量進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸出到PLC。PLC執(zhí)行模糊控制器的作用，根據(jù)給定量與測(cè)量量的偏差進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出模糊輸出量，控制氣開開關(guān)。氣開開關(guān)根據(jù)PLC的輸出量自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)猓瑥亩鸬搅苏{(diào)節(jié)溫度的目的。燃油供應(yīng)子系統(tǒng)起到了供應(yīng)燃油的作用。LED顯示器用于實(shí)時(shí)的顯示測(cè)量的溫度。LED顯示+給定電壓A/D轉(zhuǎn)換PLC開關(guān)熱電阻+-燃料供應(yīng)系統(tǒng)D/Aa) 系統(tǒng)原理框圖 方案二、1) 硬件組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、LED顯示器、集成的熱電偶溫度變送器、靜態(tài)電子開關(guān)、大功率發(fā)熱器LED顯示器。2) 工作原

36、理：由集成的熱電偶變送器對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并完成信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化、變送功能。單片機(jī)執(zhí)行模糊控制功能、由靜態(tài)電子開關(guān)控制大功率發(fā)熱器電源的導(dǎo)通與斷開，從而達(dá)到控制溫度的目的。3) 系統(tǒng)原理框圖ADC0809AT89C51靜態(tài)電子開關(guān)LED顯示DDZ熱電偶溫度變送器矩陣鍵盤電爐溫度 方案三、1） 硬件組成：工控機(jī)、集成的熱電偶溫度變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器、氣開開關(guān)、燃料供應(yīng)子系統(tǒng)。2） 工作原理：在系統(tǒng)中，先由工控機(jī)發(fā)出波形（此波形為理想控制過程），經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到工控機(jī)，作為給定量（給定量是變化的）。熱電偶溫度變送器作為測(cè)量工具，對(duì)溫度變量進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換后輸

37、出到工控機(jī)。工控機(jī)利用模糊算法，根據(jù)給定量與測(cè)量量的偏差進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出模糊輸出量，控制氣開開關(guān)的開啟程度，自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)?，從而起到了調(diào)節(jié)溫度的目的。燃油供應(yīng)子系統(tǒng)用于供應(yīng)燃油。LED顯示器用于實(shí)時(shí)的顯示測(cè)量的溫度。波形生成LCD顯示+A/D工控機(jī)開關(guān)熱電偶溫度變送+-燃料供應(yīng)系統(tǒng)D/A3） 系統(tǒng)原理框圖 論證分析：1） 每個(gè)方案都采用了不同的處理器，方案一用PLC為模糊控制器，在進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換和LED顯示時(shí)出現(xiàn)許多難題，如引腳不夠用，數(shù)據(jù)并行輸出困難、及內(nèi)部編程復(fù)雜等諸多不便。而方案二和方案三采用了單片機(jī)及工控機(jī)能夠很好的解決上述問題。2） 方案一采用的是分立的熱電偶，還要經(jīng)過