温度模糊控制系统

温度模糊控制系统第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期三人工气候室设备第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期三人工气候箱内部气流循环控制流程

1、气候箱上电后，循环风机就开始运行，循环风机使箱体内的气流不停的流动，使箱体中的气流最终达到相同的温度和湿度。

2、循环过程中气流：首先经过加湿器增加气流需要的湿度，再经过制冷器降低气流的温度和湿度，然后经过加热器增加气流的温度，最后回到箱体和其中气体混合，达到需要的温度和湿度。第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期三温度控制部分设计描述1、设备工作情况描述－20℃～50℃时压缩机一直开启，通过调整加热来控制温度大于50℃压缩机不工作2、主要控制要求精度：0.1℃超调：2℃测温范围－20℃～100℃第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期三单片机硬件框图第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期三硬件设计1、控制芯片选择ATMEGA16(1)可靠性高，速度快(2)资源丰富：PWM,EEPROM,1KSRAM,8路ADC(3)编程方便：GCC,IAR第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期三检测部分设计PT100AD转换芯片选择：考虑：精度，可靠性，价格，接口

ADS1100:最高16位，除去符号位有效位为

15位，－20℃～120℃

检测范围150℃，对应0～5V,

对应0～215，分辨率150/215=0.0046℃

满足控制精度要求第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期三控制输出设计固态继电器（1）可靠性高（2）适合PWM控制（3）加热器具有惯性，PWM频率不要求很高，选周期500ms

固态继电器能否每秒超过开关20次？第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期三控制算法选择1）控制的核心问题是箱体内的温度、湿度。2）非线性耦合滞后系统，耦合及滞后系统完善有效控制策略的缺乏，导致这类系统的实时有效控制存在很大的困难3）当前人工气候箱的温湿度流行的控制方法还是PID控制，而且控制仪表通常都是采用独立、通用的温度控制仪表和湿度控制仪表，缺点：由于气候箱不同的箱子控制对象变化比较大，这些通用的控制方法适应性比较差而且温度和湿度的单独控制，没有考虑到它们的强耦合作用，控制的精度一般都无法令人满意。

第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期三模糊控制方法优点模糊控制和模糊解耦的方法来进行控制能提高控制精度提高控制算法的鲁棒性和自适应能力。第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期三模糊控制器设计第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期三输入输出论域各个变量的论域范围及模糊化为：1、偏差E偏差E的论域范围为{E}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差可分为17档偏差E的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的输入第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期三偏差E的论域值和偏差E的语言值的关系

论域值{一8，一7….}对应于实际值，偏差E的语言值是模糊集合，这个模糊集合的论域即取值范围是{一8，一7….}模糊集合的隶属度函数联系了论域值和语言值隶属度函数为简单起见取三角形隶属度函数

MATLAB说明第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期三实际偏差转化为论域

if(TempFuzzyE>=320) {ScaleE=-8; } else { if(TempFuzzyE<=-320) {ScaleE=8; } else//-160~160 { if(TempFuzzyE>=0) { ScaleE=0-(TempFuzzyE+20)/40; } else { ScaleE=0-(TempFuzzyE-20)/40; } } }第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期三2、偏差变化EC的论域及语言值偏差EC的论域范围为{EC}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档偏差EC的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的另一个输入第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期三2、控制输出U的论域及语言值控制输出U的论域范围为{U}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档控制输出U偏差EC的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的另一个输入第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期三模糊控制规则第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期三模糊推理马丹尼法(max-min)：经过模糊关系计算得出模糊关系矩阵:Rt=(Et×ECt)·Ut

。然后可以计算模糊输出Ut*=(Et*×ECt*)·Rt

。对于所有的Et*

和ECt*计算出Ut*

第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期三2.多前提单规则第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期三隶属函数的计算第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期三反模糊化重心法得到相应的模糊控制量，整理后得到控制输出查询表。第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期三4.去模糊化最小最大最大平均面积中心面积平均输出隶属函数的一般形式:第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期三控制输出表的校正由于模糊控制的离散性和预先规则的不确定性，有些计算可能和实际经验不太相符，所以经过实际控制实验后将控制输出表进行