技术创新单片机开发与应用《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注基于模糊控制摆动式球磨机控制系统设计ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＳｗｉｎｇＴｙｐｅＢａｌｌＭｉｌｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｏｎＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１．长春工程学院；２．长春市兴瑞科技有限公司）谭万禹１纪秀１吕庆２孟祥萍１ＴＡＮＷＡＮＹＵＪＩＸＩＵＬＶＱＩＮＧＭＥＮＧＸＩＡＮＧＰＩＮＧ摘要：超微细粉碎技术是在伴随纳米技术和新材料而发展起来的一项新的粉碎加工技术，随着现代工程技术的发展，许多基础工业对超微细粉末的粒度、粒度分布、粒形等特性提出了更高的要求。
如何突破物料的“粉碎极限”已成为制备超微细粉末的关键技术。
针对被控对像具有非线性、多变量强耦合、不确定性和大滞后以及获得精确数学模型困难的特点，设计了模糊控制器。
本系统经过设计、安装和现场调试，能够快速的突破物料的“粉碎极限”，取得较好的加工效果。
关键词：超细粉末加工；模糊控制；单片机控制系统；球磨机中图分类号：ＴＰ２文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｌｔｒａｆｉｎｅｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｅｗｓｍａｓｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌ．Ａｓｔｈｅｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｉｔｕｔｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ，ｌｏｔｓｏｆｂａｓｉｃｉｎｄｕｓｔｒｙｍｉｓｓｉｏｎｓｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｔｈｅｕｌｔｒａｆｉｎｅｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎ＇ｓｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ、ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙｓｐｒｅａｄ、ｇｒａｉｎｉｎｅｓｓａｎｄｓｏｏｎ．Ｈｏｗｔｏｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｍａｔｅｒｉａｌｔｈｅｓｍａｓｈｉｎｇｌｉｍｉｔ＂ｂｅｃｏｍｅｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｂｏｕｔｍａｋｉｎｇｔｈｅｕｌｔｒａｆｉｎｅｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｔｙｐｅｏｆｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｗｉｎｇｓｎａｎｏｍｅｔｅｒｌｅｖｅｌｂａｌｌｍｉｌｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎ－ｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｓｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｖａｒｉａｂｌｅｓｓｔｒｏｎｇ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙａｎｄｇｒｅａｔｌｙｌａｇｓａｓｗｅｌｌａｓｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｈａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｂｅａｂｌｅｔｏｑｕｉｃｋｌｙｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｍａｔｅｒｉａｌ＂ｔｈｅｓｍａｓｈｉｎｇｌｉｍｉｔ＂，ｈａｓｏｂｔａｉｎｔｈｅｂｅｔｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｕｐｅｒｆｉｎｅＰｏｗｄｅｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌ，ＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，ＢａｌｌＭｉｌｌ文章编号：１００８－０５７０（２００７）１２－２－０１１９－０２引言粉末工业是我国国民经济的基础原料产业，几乎所有的现代新兴技术与产业发展都源于粉末制备技术的进步。
粉碎技术是现代工业生产和科研所必不可少的一项新技术，已被广泛应于化工、制药、食品、电子、农药及各种矿粉等产品的深加工。
伴随现代工程技术的发展，许多基础工业对粉末物料的特性提出了更高的要求，如被加工物料的粒度、粒度分布、粒形要更细、更均匀。
因为粉末物料的这些特性不但决定了物料的加工性能和吸收性能，而且还影响物料的应用范围和效果。
基于上述分析，研制多维摆动式球磨机及其控制系统，通过使罐体进行多级复合运动，从而增加单位时间内磨介与磨介，磨介与罐体内的冲击和接触次数，延长磨介的运动轨迹，提高冲击能，减少盲点，显著提高球磨效率和罐体内粉末度的均匀性。
针对多维摆动式球磨机这一被控对象具有强非线性、多变量耦合、不确定性和大滞后且具有时变性的特点，而且调速系统是一类不确定的复杂系统，其难以获得精确的数学模型。
研究采用模糊控制方法对该系统进行控制，极大提高了加工效率的同时，将快速的突破物料的“粉碎极限”。
１模糊控制技术模糊控制技术是以模糊集合理论为基础的控制手段，它是模糊系统理论、模糊技术与自动控制技术相结合的产物、出发点是操作人员的控制经验或相关专家的知识。
球磨过程解析模型是由１９６２年古丁与麦劳意等人利用贝斯建立的微分方程，将选择函数和分布函数以连续函数形式来表示，建立了偏微分－－积分方程：Ｂ（ｘ，Ｙ）表示粒径为Ｙ的颗粒被粉碎后成粒径为ｘ的颗粒质量比。
模型为了解析粉碎过程，引入了大量难以准确测定的选择函数和破裂分布函数，在数学上达到了很完善的程度。
１．１对系统执行手工控制生成控制规则应首先制定对系统控制的输入数据，再以这些输人数据对系统执行控制，与此同时测量系统的输出。
对系统可取得ｎ组输人输出数据：其中：ａ，ｂ为输人数据。
Ｙ为输出数据ｉ＝１，２，．．．，ｎ。
对这些数进行处理得到控制规则：ａ）根据数据取值范划分模糊量；ｂ）求出各数据组中每个数据对其论域模糊量的隶属度，ｃ）取有最大隶属度的数据及其模糊量即：ｄ）如果第ｍ组数据有最大隶属度则取数据ｘｍ，ｙｍ，ｔｍ；Ｐｍ和模糊量ＮＢ，ＰＳ，ＰＢ，ＮＳ。
谭万禹：讲师硕士吉林省教育厅基金项目：基于模糊控制技术的多维摆动式纳米级球磨机控制系统设计（合同编号：２００７１５９）１１９－－邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第１２－２期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》单片机开发与应用ｅ）用每一组数据的最大隶属度相对应的模糊量生成一条控制规则。
对于第ｍ组数据（ｘｍ，ｙｍ，ｔｍ；Ｐｍ）有：ｉｆＸ＝ＮＢａｎｄＹ＝ｐｓａｎｄＴ＝ＰＢｔｈｅｎＰ＝ＮＳ，其余以此类推。
ｆ）进行控制规则取舍对于输入有三个语言值，每个语句有７个模糊量的情况，它们的控制规则最多含有７×７×７＝３４３条语句。
其中必然有的控制规则不合理或重复。
所以。
应进行控制规则的舍取。
先求出每条规则的强度。
对第ｍ条规则，其强度Ｄ（Ｒｍ）为在求出每条规则的强度之后．把相互矛盾的规则中强度较小的舍去，把相同规则合成一条规则，得到最后控制规则基。
当然，对被控对象执行手动控制所得到的控制规则是较粗糙的，有时还可能会出现控制盲区，如控制规则表中出现空项是不能满足实际控制要求的。
为了取得更满意的控制效果。
可以对原始的控制规则进行改进：这时，应以粗糙的控制规则为基，通过仿真实验和系统调试加以完善。
１．２模糊控制器的工作上面的工作都是离线进行的，通常在求得模糊控制表后，都把它存在计算机的内存中，并编制一个相应的查找控制表的子程序。
而在实际控制过程中，模糊控制器的工作流程如下：图１模糊控制器工作流程２多维摆动式球磨机整体系统结构多维摆动式球磨机整体系统结构如图１所示。
该系统由ＡＴ８９Ｃ５２单片机微控制器、声发射波检测装置、变频调速装置和人机接口几部分组成。
在球磨机研磨物料过程中，球磨机内的物料受磨介和罐体的作用，其物理形状发生改变，释放出能量，所释放出能量的一部分转化成瞬态变化的压力波，即为声发射波。
声发射波在传播过程中，碰撞周围物体，由于压力作用使物体表而产生微小的形变，声发射波的变化将改变微小形变的大小。
也就是说物体表而所产生的微小形变的大小反映了球磨机内物料的物理状态变化特征，而这一微小变化正是我们用来确定球磨机工作过程的负荷变化状况特征量。
特征量被采集后，经过放大器放大，由高精度Ａ／Ｄ转换器送给单片机处理，最后由单片机进行处理，通过模糊控制规则向球磨机的执行机构发出控制命令。
图２系统框图３仿真结果及实测数据图３为系统测试输出响应曲线，由其输出响应曲线可看出本系统在复杂的工作环境下动态响应很好，接近直流机的输出机械特性。
图３系统测试输出响应曲线应用模糊挖控制技术的多维摆动式和某高能球磨机加工后的镁粉超细粉末实测数据分别如图４和图５所示。
图４基于模糊制技术的多维摆动式球磨机加工镁粉数据分析图５某高能球磨机加工镁粉数据分析经过对比可知，基于模糊制技术的多维摆动式球磨机加工的物料，粒度、粒度分布、粒形更细、更均匀。
（下转第９５页）１２０－－邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新嵌入式软件应用《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注行具体的操作。
３结束语根据以上这个模型设计的ＷＥＢ服务器，满足了工业控制对基于ＷＥＢ服务器的远程管理需求，扩展的ＣＧＩ接口可以实现管理系统和目标系统之间的交互，达到对远程目标控制的目的，同时软件具有良好的可移植性。
本文作者创新点：跟传统的ＷＥＢ服务器相比，基于中间件技术的嵌入式ＷＥＢ服务器软件，具有结构简单、操作灵活的特点，不仅可以很好的适用于资源稀缺的嵌入式系统，而且能够非常方便的在多种操作系统之间进行移植。
中间件技术能以最小的代价完成代码的移植，提高整个软件的可移植性，同时这种良好的移植性还会给代码维护带来方便。
参考文献［１］李程，李迅波．ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅｓ在园区智能系统建设中的应用［Ｊ］微计算机信息，２００６，２２－１４：３７－３９［２］ＢｒｉａｎＷ．Ｋｅｒｎｉｇｈａｍ裘宗燕译程序设计实践机械工业出版社２００３．９［３］ＡｎｄｒｅｗＮ．Ｓｌｏｓｓ沈建华译ＡＲＭ嵌入式系统开发—软件设计与优化北京航空航天大学出版社２００５．５［４］尹浩琼ＴＣＰ／ＩＰ详解（第二版）电子工业出版社２００３．８［５］李伯成微型计算机嵌入式系统设计西安电子科技大学出版２００４．６作者简介：李忠民（１９７３－），男（汉族），湖北省武汉市人，烽火科技集团・武汉市中光通信公司工程师，学士，主要从事嵌入式系统、软交换方面的研究；刘振兴（１９６５－），男（汉族），湖北省武汉市人，武汉科技大学信息科学与工程学院教授，博士，主要从事工业控制和自动化方面的研究。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：Ｌｉｚｈｏｎｇｍｉｎ（１９７３－），Ｍａｌｅ（Ｈａｎ），Ｈｕｂｅｉ，ＦｉｂｅｒＨｏｍｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＷｕｈａｎＺｈｏｎｇＧｕａｎｇＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＣｏ．，Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ。
（４３００７３武汉烽火科技集团・武汉市中光通信公司）李忠民（武汉科技大学信息科学与工程学院）刘振兴通讯地址：（４３００７３中国・武汉洪山区邮科院路８８号）李忠民（收稿日期：２００７．９．２３）（修稿日期：２００７．１１．１５）（上接第１２０页）４结论研制的基于模糊控制技术的多维摆动式球磨机控制系统，性能可靠，降低了工人劳动强度，减少能耗１０％以上，提高生产效率、降低成本。
