基于单片机的模糊温度控制器的设计1 引言本文研究的被控对象为某生产过程中用到的恒温箱,按工艺要求需保持箱温100℃恒定不变。
我们知道温度控制对象大多具有非线性、时变性、大滞后等特性, 采用常规的PID 控制很难做到参数间的优化组合, 以至使控制响应不能得到良好的动态效果。
而模糊控制通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成的若干条规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制理论难以完成的自动化和智能化的目标, 但它也有一些需要进一步改进和提高的地方。
模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差, 难以达到较高的控制精度, 尤其是在离散有限论域设计时更为明显, 并且对于那些时变的、非线性的复杂系统采用模糊控制时, 为了获得良好的控制效果, 必须要求模糊控制器具有较完善的控制规则。
这些控制规则是人们对受控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。
然而, 由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素的影响, 造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善, 都会不同程度的影响控制效果。
为了弥补其不足, 本文提出用自适应模糊控制技术,达到模糊控制规则在控制过程中自动调整和完善, 从而使系统的性能不断完善, 以达到预期的效果。
2 自调整模糊控制器的结构及仿真(1) 控制对象一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数为:式中: K———对象的静态增益;Tc———对象的时间常数;τ———对象的纯滞后时间常数。
本文针对某干燥箱的温度控制, 用Cohn-Coon 公式计算各参数得:K=0.181; Tc=60; τ=20。
( 2) 自调整模糊控制器的结构自调整模糊控制器的结构如图1 所示。
图1 带自调整因子的模糊控制器图中α为调整因子, 又称加权因子。
通过调整α值,可以改变偏差E 和偏差变化EC 对控制输出量U 的加权程度, 从而调整了控制规则。
但是, 若α值一旦选定, 在整个控制过程中就不再改变, 即在控制规则中对偏差、偏差变化的加权固定不变。
