基于LabVIEW的模糊温度控制系统设计

基于LabVIEW的模糊控制系统设计摘要本文以LabVIEW为开发环境进行设计模糊控制器，将设计出的模糊控制器应用到温度控制系统中，实现了在有干扰作用的情况下对烤箱温度的控制，取得较好的控制效果。关键词：虚拟仪器模糊控制热电偶AbstractThispaperisdesignissueistheuseofLabVIEWfuzzycontrol,throughthedesignoffuzzycontrolprocedurestocontroltheplant(oven)temperature.Finally,itcomesturecontrolthetemperatureofoveneveniftherehasdisturb.Keywords:1引言虚拟仪器（LabVIEW），就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义虚拟面板，测控功能由软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统的控制面板，以多种形式表达输出结果，利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析、处理和保存，利用I／O接口设备完成信号采集、测量与控制。模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验，而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。因为引入了人类的逻辑思维方式，使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力，有很强的鲁棒性和稳定性，因而特别适用于没有精确数学模型的实际系统。本文将模糊控制的基本思想应用到基于虚拟仪器的温度控制系统中。通过热电偶测量烤箱实际温度，与给定值比较。当测量温度与设定温度之间存在较大的偏差(e≥6℃)时，定时器产生占空比较大的脉冲序列，全力加热。当系统温度与设定温度之间偏差小于6摄氏度，采用模糊控制算法。模糊控制器根据误差和误差变化率，经过模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,经过固态继电器控制烤箱电源得通断,从而实现对烤箱温度的控制。2系统组成模糊控制器模糊控制器执行器AAAAAAAA电烤箱向热电偶—给定值输出量图1温度控制系统框图课2.星1触硬件延组成盾传感协器：朱热电太偶后；峡信号震调理正电路过：是S品C-前23笔45幅信号宪调理钓箱，营SC租C-诉TC龙02耻热电冠偶调烈理模伪块；述温度忘信号梢采集俘：D持AQ嚷多功肥能数义据采拿集卡掌PC针I6右01雹4健；泽执行逢器：洗DA矿Q多技功能允数据哈采集逮卡上吃的定碧时/露计数想器，雾固态确继电偷器；龙对象鸟：电津烤箱才。们2.恋2温胖度测谁量橡1惧数据丧采集夹热电猪偶有歇三个音较为妨突出创的优守点：等其一村，俱测量愉精度江高。闷因热夏电偶牧直接胳与被轿测对乱象接贺触，游不受爱中间绣介质集的影伏响鸽；其处二，那测量习范围丢广。右常用攀的热偏电偶挖从-殿50劫~+耐16贤00倡℃膏均可验边续蓝测量层，某诊些特归殊热足电偶部最低若可测车到切-2龟69育℃售（如猾金铁秀镍铬禽），凯最高迅可达苍+此28歼00缓℃公（如奶钨-炮铼）副；其另三，羡称构造倍简单闹，使溪用方颤便。默热电命偶通斥常是带由两仇种不么同的胀金属碍丝组枪成，斤而且扑不受余大小哭和开菜头的锅限制冻，外疫有保隔护套碍管，告用起秘来非缝常方办便。刚根据段正、脂负极氏用材行料的毕不同积，热典电偶惕分为含B、乌E、祸J、旺K、急R、希S、炼T、茫Y厅型。患采用恼的是禾K型闷热电买偶，紫其正元极为羡镍铬刺合金富，负凭极为锦镍硅伯合金健。与衰其它册类型船的热木电偶桑相比托，K天型热屑电偶俱的线伯性较禾好，遭使用材方便游，因门而在矛工业坡测量领中被汇广泛毯使用榨。枯而实在际工距作中仿，热蹄电偶案的自她由端芹（冷已端）压是在鞭室温赶下，罩为了添得到运正确蛋烤箱因温度冤，在壤查分箱度表目时，危要将黑室温犁对应垮的热筐电偶并的热期电势骨考虑些进去坑，这垦就是补冷端追补偿逢。界2学信号见调理需测温黄元件怜热电蚕偶产军生的懂是低捷电压轿信号秒，它天需要械进一普步的州放大型、过嘱滤以漆及线捉性化是等处邀理．燕本文型采用迹SC误C-仅TC笛02剧热电巾偶调冻理模惰块姿，都通过何SC杯-2仗34盈5鸽屏蔽射盒与微数据察采集旋卡相咽连彼。伞SC刘C-测TC污02趣热电姥偶调乘理模嫩块工爷作原旋理图辜如图庄2所杠示。涉图脑2看S览CC岛-T误C0林2汉热电烛偶调伙理模音块工窗作原贞理图敞SC丑C-晶TC遮02滤接受滤三个隐信号善：T隶C+夏，忙TC伤-咏，和吓GN警D严。T贞C+肆是热饲电偶任的正附极和所TC粉-是忆热电握偶负蒙极抽。接晴地端脉子连盖接到蒸AI倍GN乘D的踢E系析列D辰AQ喂装置赚。猜热电听偶冷假端信戒号和危传感涉器信寒号测狐量的纤分别呼由撇E系腰列数徐据采渣集设蜡备纯从标X和权X+社8虑通道摊获得脂，其帆中X品为0牛到7较取决助于区操作孩者泰插T须C0塞2在刑SC搭C-教23规45临的哪绪个插勉槽谱。天SC斤C-收TC舞02胶热电桃偶调炒理模冠块的女工作宁电路路由两絮部分秀组成罪，一白部分砌与热链电偶哥连接哥，内体部具窝有稿10该0贝倍的堵放大抹器和肚滤波驻器，巷将热顿电势军放大里，滤埋波；植另一跟部分摇是用绘热敏慎电组悲测量小室温棚的电债路，矿用公仁式算矛出室舍温，愁对热薪电偶张冷端桶补偿俭。筒3扭数据回处理疗利用饥La就bv降ie舟w程跳序中堤多通高道罚数据量采集同子V基I刘将壳检测折端数滚据和霜冷端搂数据冈两个萌通道漫的数依据慌（谎第接X掏通道巨和殿X+挨8另通道知）采鸽集到叛数组嚼中斑，匆再外经过纤In衫de类x期Ar斧ra倡y叮把数雪组分匪离开辆，然雷后分吨别处誉理晕。惰3.画1拌热弯电偶按检测促到的舰数据艺处理固第将X社通道乌采集躁上来揭的数荡据从惧数组典输出叉并且依取平尤均值浸（取传平均土值是候为了梁消除担随机瞎误差习），烂这个曲数值食就是刃热电倦偶此贷时的推电压欢值，乳把这慕个数跨乘裳10硬00巡（因旋为采抗集上脑来的进电压帝信号念的单掀位是论伏特时，而孩K型妈热电锈偶的华分度念表中路的电捡压是竖毫伏拌），洋然后巧再除摔10匆0竟，(僚因为伸热电庭偶调丢理模列块里谱有一晃个捎10壶0溉倍的储放大室电路置)把异结果扮输入阅到分牲段子兄程序括中，助进行县分段撒子程锡序处已理。夏由于掌热电画偶的确温度失与电你压的嘴关系访是非裤线性鞭的，标为了抬把它姓分段农线性雷化，画所以粒就把释温度逼分成臂若干衔段，载认为俘在每聚段里悼，温饿度和贺电压搞的关语系是隐线性既的，晋可以抢用公凡式算要出当欢时电驾压所读对应窄的温乐度值父。分问段的污依据读就是辅K型陷热电论偶的娇分度荐表，透见表亩2.啄1节表1疮：K休型热葬电偶词分度灿表闸T（湾℃胳）雁0鱼10钱20代30两40乌50困60哭70峡80验90独E（玩mV界）耕0.琴00扩0布0.公39进7邻0.鲁79矮8犬1.亡20晨3逼1.雄61查2随2.胡02智3螺2.征43简7熟2.磁85畏2稀3.熊26欢7猫3.有68税2悠T（背℃负）嫌10础0笛11盏0江12丘0橡13贺0疯14换0殊1培50葡16双0威17佣0巨18掌0础19需0烤E（阀mV旗）万4.监09谦7可4.低50汉9剃4.恢92菌0碍5.纳32扁8瓜5.抛73锯5其6.起13图9踢6.波54限0至6.使94极1肯7.昼34自0帐7.袭73枕9扔T（森℃跪）衔20何0由21幼0启22号0稠23罩0乔24糖0寄25氏0呈E（欣mV誓）到8.读13雪8辽8.胖53低9报8.乘94菜0崇9.慢34赖3愉9.虏74售7类10谁.1亩53平热电队偶测傍温的虚部分各，将层检测咏到的天温度脊以电柏压值找的方箭式传广到计眯算机崭，这偿就需恩要把晓电压酒值转泊换成堂温度拥，转柿换成吧温度概才便串于观醉测和磁显示痒。花以蛮10冤℃沫为单输位，访根据迎分度肚表（抖参见读下表个1）菠，毒分出磨12啦个等损分的稼温度袄段，启然后锦进行肯分段蔑线性怠化，场把采微集到框的电谷压分林段，丘在每蜘一段慨内，纱采用为线性树插值笋的方血法计逼算，蜘利用垒以下蠢公式殊：华经过平分段海子程垒序进崖行处配理后乖，输标出的挡数值摊是烤卸箱温统度相眉对室倒温的未差值明。灿热电康偶信浪号处足理子拆程序匆使用识了一事个箭ca值se基结构猛，见栋图哪3铜：零图迅3赚热电糠偶信吵号处育理子终程序卡3沟.2糕利坛用热腰敏电酬阻测笛量室岭温进惜行冷市端补聚偿届第铃X+乓8珠通道恐采集至上来扬的数筒据从荐数组眯输出异并且仰取平鸣均值渐，把油这个隔数值微输入竭到公抖式子探程序炕中，障经过鸟公式岩子程干序进化行处携理后校，输段出的余数值由就是记室温谱。凯热敏亏电阻疑的部科分，难利用奋冷端迅转换筒模块食是根寻据S锦CC匠-T容C0誉2说后明中且所给膝出的崭公式咱：掩T（牌℃征）=摘TK葱-2笨73穿.1捐5怎RT级是热春敏电砍阻的梨欧姆要值潜通过虾公式氧编辑混器，翠直接盘输入搬公式秀转换镜得出裳温度咬值。灭由于辰采用袭的K刷型热崭电偶拘的线忌性度隆较好衫，为详了程羽序的护简化软，把雪热电凤偶的敲温度越和室罪温的冈差值赏和室耗温直料接相料加，某结果点就是我烤箱遥的温基度。医4腐模糊阔控制建器设况计集模糊功控制夕的实扰现要络经过钩5个声步骤稍：突4.售1侄确定竹模糊约控制反器的舌输入唤、输枯出语波言变睛量切系统润误差含及其训变化碰率腥作为毁模糊鸭控制肾器的讲输入勺变量厦，扰以就u吉作为炮输出趣变量巡作供为模汪糊控捎制器泡输出情，模从糊控客制器蚕是双肿输入扶单输办出型宇。渐4.汪2盛模糊塞化愿。垃用模希糊语其言变侍量E颤、E沈C、炭U匆来描婶述偏泽差、蛋偏差茫变化汤率及功输出益。县因为衰烤箱穷不能瞧进行排降温刊的操陷作，偏烤箱鸣温度在如果鞠大于叮给定旁值，无只能宁不加此热自屈然降碗温，傅所以涉只考股虑误炒差为狂正情标况。其把知6红摄氏较度冶分为众7个鱼档，真即：护{雨正很冻小，敏正小缠，瘦正中糟小拔，邀正中浮，减正中旅大巷，倚正大肆，迟正很具大梦}鼻，记裤为揭E=快{糟PV疤S肾,戏PS需，剧PM命S,浙P依M斥，散PM春B爽，竿PB拘，栏PV游B虎}崖7核档，翠E的质论域蝇为{舱0,烫+听1,升+校2,呀+悄3,住+4舟,+飞5,颗+6慌}鸭。同冰理：怪误差脆变化桃率粒分成伐7座档，仰即：雨{教负大毕，负裳中，骄负小智，兵零柴，正此小，戚正中钉，正秤大}趁的模勉糊子考集为泉：箩E增C糟=无{N叛B,贵N骄M,骆N轮S,胡Z屯O绪,燥PS敞,伏PM稳,态PB够}袜，返量化毛EC谢的论晚域为睬{-粘3,送-爷2,康-港1,趣0蛙,踏+1愧,肆+2聪,尽+3夏},车输出恶变量摩U葵也士分为非7个选档，身即：反{缎正很炕小看，改正捞小我，芬正中洋小占，苍正张中嚼，拦正剑中大图，携正迷大那，蒸正很福大僵}堪，记掀为辱U=盯{西PV扁S亲,方PS叶，乳PM胞S,摊回P杜M龟，像P僻MB庆，榴P省B挪，皇P产VB忠}婚7价档，芒U钟的论渴域为电{0痒,三+1吉,迅+2申,娘+3往,+役4,淘+5肌,+票6}戴。耻量化沿因子宴分别敢为，钞则皱Ke搏=著1铃，魄Ke蒸c=支1伍，疏K固u潮=盆0.路1符。抛误差手隶属悄度、紫误差众的变秩化率脊隶属酬度和扫控制挨量隶埋属度它分别葛如表俩2、贿表3转和表恨4所拨示班表峡2鹿误俩差博隶属亮度俩徒践E器变量忘0钩1中2神3迷4赠5旧6肥P抵VB杂0.吼4疾0.讯7冈1秘P滩B踢0.卵4出0.盏7触1师0.扮7延PM桂B师0.浇4所0.蛾7劫1谋0.边7混PM斧0.欲4芹0.蒙7箭1笛0.桃7滨PM洗S掘0.胃4乘0.恨7甜1侧0.赔7火PS遍0.别7户1号0.肤7垄PV未S茶1颤0.肢7鲁表彩3福误差止的变毒化率壁隶属忆度如∆湿E嫩变量份-3死-2诚-1岭0境1消2仇3朋PB佳0.纸1挨0.魂4断0.燥8仍1.故0诵PM杰0.焦2招0.盾7狂1.餐0咐0.副2旁PS饺0.拢5挽1.斯0锦0.翅5茅ZR武0.镇5托1.昼0喝0.男5岂NS袖0.英7省0.寨8锅1.约0抵0.白5触NM慌0.注8复1.冰0笑0.检7酬0.兴5偷NB岔1.大0首0.杯8庸0.秤4潮0.葵1良表亮4才控乔制变巡量隶蓬属度限牙里U慎变量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