模糊化温度控制
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模糊化溫度控制(F uzzy T emperature C ontrol) 一、指令格式
二、參數說明
S1→目標值(SV)(範圍限制1~5000,表示0.1~500)
S2→現在值(PV)(範圍限制1~5000,表示0.1~500)
S3→指令參數設定如參數表(一)所示
D →輸出值(MV)(顯示範圍0 ~ S3+0之間)
表(一) S3參數表
表(二) S3+1參數之功能設定表
本指令未加濾波功能(S3+1的Bit1=0)時,其現在值(PV)=當次測定值;若有加入濾波功能(S3+1的Bit1=1)時,則現在值(PV)=(當次測定值+前次現在值)/2。
S3+1的Bit2~Bit5為本指令控制反應速度的選項,當使用者未設定此參數時,或者不知如何選擇時,本指令將自行啟動為一般加熱控制選項,因此當使用者覺得控制結果為太慢達到目標溫度時,就可選擇加熱慢的環境選項,進而提昇達到目標溫度的時間;反之,如果控制結果會有過衝太多或者上下振盪太大的現象時,請選擇加熱快的環境選項,以減緩控制溫度的反應速度。
當S3+1的Bit2~Bit5都設定為1或者不是只有指定1個選項時,本指令將依Bit2到Bit5的順序檢查,遇到有設1的選項時,即反應此功能選項;另外此選項功能可在控制進行中修改。
三、模糊化溫度控制方塊圖
FTC
四、使用說明
1.MV輸出值顯示範圍為0~Ts之數值,使用者於應用此指令時,
須搭配GPWM指令使用,但請注意本指令使用的取樣時間必
須與GPWM使用之週期時間相同,如範例一程式所示。
(本指
令的時間單位為100ms,GPWM指令的時間單位為1ms)
2.SV及PV值的範圍限制為1~5000,其表示數值為0.1~500,最
小一個單位為0.1,若S 3+1的Bit0指定為0,則其表示為0.1℃~500℃;若是使用者由溫度感測器得到的是類比轉數位之數值時,須自行搭配四則運算指令轉換為1~5000之間的數值。
3. S 3+1參數設定目前只限於Bit 0~Bit 5,其餘Bit 6~15將不具任何功能意義。
4. S 3+0參數為取樣時間之設定,若使用者設定值比K1小,則指令將不動作,若超過K200時,則將以K200來設定。
5. 本指令之取樣時間設定值建議為溫度感測器取樣時間的兩倍以上,如此可得到較好之溫度控制效能;另外在此建議取樣時間最好為2秒~6秒之間。
五、 範例與應用
範例一、其控制方塊圖如下圖(一):
FTC
Y0
圖(一)
FTC 指令的輸出D22(MV)為GPWM 指令的輸入D22,其功用為可調變脈波之工作週期(duty cycle),D30為脈波的固定週期時間,其時序圖如下圖(二)所示:
圖(二)
此範例FTC指令參數設定為D10=k1500(目標溫度)、D12=k60 (取樣時間6秒)、D13=k8 (Bit3=1)及D30=k6000 (=D12*100),其控制範例程式內容如下圖(三)所示:
圖(三)
實際測試環境為烤箱(最大可加熱到250℃),其目標與實際溫度的記錄如下圖(四)所示:
圖(四)
由上圖(四)中可得知大約為48分鐘後達到目標溫度的正負1℃誤差內,並且有過衝約10℃左右。
範例二、由於有過衝現象,因此修改加熱環境為快速加熱環境(即D13=k16),經測試後實際結果記錄如下圖(五)所示:
圖(五)
由上圖可得知雖然無過衝現象,但是卻要花大約1小時又15分鐘以上,才會達到目標溫度的正負1℃誤差內,所以目前測試的環境是選對了,但是取樣時間是乎太長了,因而造成整體時間都延長了。
範例三、為了將範例二達到更快加熱達到目標溫度的目的,因此修改取樣時間為4秒(即D12=k40、D30=k4000),經測試後實際結果記錄如下圖(六)所示:
圖(六)
由上圖可得知整體控制時間已縮短至37分鐘了,因此發現修改取樣時間是可以加快達到目標溫度的時間。
範例四、為了實驗是否可更快加熱達到目標溫度的目的,因此修改範例三的取樣時間為2秒(即D12=k20、D30=k2000),經測試後實際結果記錄如圖(七)所示:
由圖(七)中可得知過短的取樣時間,反而會造成控制系統太過
敏感,因而上下震盪的現象。
圖(七)。