终极基于模糊pid的加热系统控制研究

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1、基于模糊PID控制的加热系统控制研究第一章绪论1.1课题的背景及其意义模糊控制己成为智能自动化控制研究中最为活跃而又富有成果的领域。其中，模糊PID控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一。在工业过程控制中，PID类型的控制技术仍然占有主导地位。特别是在冶金过程控制中，众多量大面广的控制过程如温度、流量、压力等，基本上仍然是应用着PID类型的控制单元。虽然未来的控制技术应用领域会越来越宽广、被控对象可以是越来越复杂，相应的控制技术也会变得越来越精巧，但是，以PID为原理的各种控制器将是过程控制中不可或缺的基本控制单元。PI

2、D控制器是将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。在温度控制系统中将热电偶实时采集的温度值与设定值比较，差值作为PID功能块的输入。对具有非线性，强耦合，时变，时滞等特性温度控制系统来说，采用模糊控制是可行的。由于单纯的模糊控制往往存在静态误差，所以有较好控制效果的模糊PID控制在温度控制系统中得到了广泛的应用。1.2课题研究的内容及要求我本次的毕业设计的题目是基于模糊PID控制的加热系统系统设计。它是多种技术知识的结合，不仅涉及到软件的设计，而且还将应用电子技术与单片机的应用技术有机结合，使其具有精度高、测量误差小、稳定性

3、好等特点。能为它在其它领域的广泛应用打下良好的基础。随着对生产质量与生产需要的要求在不断地提高，以往的那些测温控温的仪器根本不能满足现在的要求。其中，有部分应用场合对精度提高的幅度要求也不是特别高。因此，为了提高精度，我所设计的系统提出在原有系统的基础上进行一些简单的改良，以此为出发点，主要阐述的是加热系统控制的一种实现方法。1.课题的主要研究的内容本文所要研究的课题是基于单片机控制的坯料温度控制系统的设计，主要是介绍了对炉温温度的显示、控制及报警，实现了温度的实时显示及控制。温度控制部分，提出了用C8051f020单片机及LED的硬件电路完成对温度的

4、实时检测及显示，利用DM6801B与单片机连接由软件与硬件电路配合来实现对加热电阻丝的实时控制及超出设定的上下限温度的报警系统。而炉内温度控制部分，采用一套PID闭环负反馈控制系统，由DM6801B检测炉内温度，用中值滤波的方法取一个值存入程序存取器内部一个单元作为最后检测信号，并在LED中显示。控制器是用C8051f020单片机，用PID算法对检测信号和设定值的差值进行调节后输出控制信号给执行机构，去调节电阻炉的加热功率，从而控制炉内温度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点的温度测控系统，可直接将温度转

5、化成串行数字信号供微机处理，而且每片DM6801B都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DM6801B芯片。从DM6801B读出或写入DM6801B信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DM6801B供电，而且不需要额外电源。同时DM6801B能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且利用本次的设计主要实现温度测试，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动加热装置等功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线

6、与单片机相连接，再加上温度控制部分和人机对话部分来共同实现温度的监测与控制。2．用单片机实现其具体控制功能如下：（1）能够连续测量炉温温度值，用十进制数码管来显示实际温度。（2）能够设定炉内温度值。（3）能够实现温度的自动控制，如果设定温度为1000℃，则能使温度保持稳定在1000℃的温度左右运行。（4）用单片机C8051f020控制温度设定值，数值采用数码管显示。1.3模糊PID控制及单片机的发展概况1.3.1关于国外模糊PID控制系统的发展国外最早取得应用成果的是1974年英国伦敦大学教授E.H.Mamdani,首先利用模糊控制语句组的模糊控制器，

7、应用于锅炉汽轮机的运行控制，在实验室获得成功，标志着模糊控制的诞生。随后，1975年，英国的P.J.King和E.H.Mamdani将模糊控制系统应用于工业发酵工程中的温度控制；1979年，英国的I.J.procyk和E.H.Mamdani研究了一种自控制的模糊控制器，它在过程控制中不断调整和修改控制规则，使得控制系统的性能不断完善；1983年，日本学者M.sugeon将基于语言真值推理的模糊逻辑控制器，应用于汽车的速度控制，并且取得成功。1974-1979年间，英国，西德，日本，美国以及加拿大等国曾先后做过对蒸汽机，锅炉，炼钢炉以及汽轮发电机组等模糊

8、控制的计算机仿真。他们也进行了模糊控制算法与经典的传递函数算法之间的计算机仿真比较。结果都表明