基于模糊PID控制的温控系统设计

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1、万方数据第26卷第11期2006年11月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentV01．26No．11Nov．2006④基于模糊PID控制的温控系统设计闫孝妲，李文江，李琨(辽宁工程技术大学电气工程系，辽宁阜新123000)摘要：渗碳炉是一个非线性、时变和分布参数的系统，用精确的数学模型表示其特性较为困难，将带有自整定功能的模糊控制算法引入传统的渗碳炉温度控制系统。从而构成了智能模糊控制系统。针对带有自整定功能的模糊控制比例积分微分(PID)算法的计算参数多．一般低速CPU不能实时处理的情况。采用S3C44BOX

2、CPU芯片解决。详细介绍了系统的硬件组成及结构，系统软件设计采用面向对象程序。给出了主控制模块的设计流程。实验证明，在自适应模糊PID算法的控制下该系统的稳态精度可达到±l℃以内。关键词：模糊PID控制：ARM控制器；S3C4480XCPU中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1006—6047(2006)11—0091一03渗碳过程工件质量主要取决于温度的控制。当今市场中成型的产品均为以单片机为控制器的温控器．而一般单片机的速度较慢，更重要的是其ROM和RAM空间较小．不能运行较大程序．因为基于多任务的操作系统需要的任务堆栈很多．需要的RA

3、M空间很大，故其在发展上受到很大限制⋯。再考虑到开发环境上．DSP需要开发用的仿真器，其价格较昂贵．故也排除了DSP。ARM系列的ARM7TDMI核嵌入式处理器现在应用较多．其价格比较低，性价比较好，同时还拥有免费的开发工具ARMSDT，配以简单的JTAG仿真器，就可运行嵌入式开发，因此本设计选用Samsung公司的S3C4480X芯片作为主控制器。1温度控制系统模糊控制算法智能控制算法广泛应用于各种温度控制器的设计中．经过对神经网络控制和模糊控制的研究后本设计最终选定采用模糊自整定比例积分微分(PID)控制算法。大量理论研究和实践也充分证明了用模收

4、稿日期：2006一01—17；修回日期：2006一03一08糊自整定PID控制渗碳炉温度是很好的解决方法。它不仅能发挥模糊控制的鲁棒性好、动态响应好、上升时间快和超调小的特点．又具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度[2]。因此．在温度控制器设计中．采用PID参数模糊自整定复合控制，实现PID参数的在线自调整功能．可以进一步完善PID控制的自适应性能．在实际应用中也取得了较好的效果。2SamsungS3C4480X芯片简介S3C44BOX是Samsung公司为手持设备和一般类型应用提供高性价比和高性能微控制器解决方案的16／32位RISC处理器。它

5、采用了ARMTTDMI内核、0．25“m的CMOS标准宏单元和存储编译器。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同时S3C4480X还采用了一种新的总线结构，即SAMBAⅡ(SamsungARMCPU嵌入式微处理器总线结构)[3]。S3C44BOX除了具有ARM7系列处理器的优点。还具有丰富的片上资源，其内部组成如图1所示。Dualclosed—loopcontrolfbrthree—phasehigh—power—fjactorPWMrectifierZHUYong-liang，MAHui，ZHANGZong—Iian

6、(NanjingResearehInstituteofE1ectronicsTechnology，Nanjing210013，China)Abstract：Asimpl讯edmathematiemodelofthree—phasehi曲一power·factorPWM(PulseWidthMo-dulation)recti矗erwithv01tagedisturbancecompensa“onjsestablished，whichexactlyrenectstheworkingstateandcanbeeasilyimplementedintheco

7、ntrolsystemdesign．Tomeetthecontrolrequirementoftheinnercun．entloop，itsPI(Proportional—Integral)regulationparametersaredesignedwiththeoptimumITAEvalue11Jleaccordingtotherampresponsecharacte而stic，whileto珈eetthecontmlrequirementoftheoutervoltage100p，itsPIregulationparametersaredes

8、培nedwiththeoptimumstepresponse11lleaccordingtothestepr