基于單片機(jī)的密閉容器內(nèi)壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.4加熱電路

本系統(tǒng)的加熱部件選用加熱絲，通過對(duì)晶閘管的通斷控制實(shí)現(xiàn)加熱功率的變化。圖4為雙向晶閘管型觸發(fā)電路。

MOC3021是雙向晶閘管輸出型的光電耦合器，其作用是隔離單片機(jī)系統(tǒng)和觸發(fā)外部的雙向晶閘管。當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí),MOC3021的輸入端有電流輸入，輸出端的雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管KS導(dǎo)通。輸出高電平的時(shí)間便是觸發(fā)脈沖的寬度。

本系統(tǒng)是通過對(duì)爐壁加熱實(shí)現(xiàn)高溫高壓蒸汽的，該過程是一個(gè)非線性、時(shí)變的過程，因此采用模糊控制技術(shù)來控制本系統(tǒng)。

為了克服計(jì)算量大，耗時(shí)多的缺點(diǎn)，模糊控制器在實(shí)際應(yīng)用中采用查表法實(shí)現(xiàn)。

具體做法是：首先通過離線計(jì)算，得出一個(gè)模糊控制表，然后把控制指標(biāo)存入到計(jì)算機(jī)內(nèi)存。在控制過程中，根據(jù)采樣得到壓力偏差值Pi和溫度偏差值Ti，分別乘以量化因子k1、k2，并經(jīng)量化后得到論域Xi、Yj并由控制表第I行、第J列找到同樣以論域形式表現(xiàn)的控制量Uij，乘以相應(yīng)的比例因子k3得到控制量U，即可用于被控過程，達(dá)到預(yù)期控制目的。這種模糊控制器組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

模糊控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是求取模糊控制表，具體的設(shè)計(jì)方法如下：

(1)模糊控制器的輸入輸出變量

確定實(shí)際溫度與給定溫度的偏差T及實(shí)際壓力與給定壓力的偏差P作為輸入變量，把控制加熱裝置電流的單片機(jī)一個(gè)I/O口在單個(gè)采樣周期內(nèi)輸出高電平的時(shí)間作為輸出變量。這樣設(shè)計(jì)的模糊控制器是雙輸入單輸出的。

(2)確定輸入、輸出的范圍及其對(duì)應(yīng)語言變量的論域元素和量化因子系統(tǒng)輸入輸出實(shí)際變化范圍P、T、U根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況設(shè)定，元素整數(shù)論域及其范圍可根據(jù)需要設(shè)定。在本系統(tǒng)中，由于不允許有溫度和壓力的超調(diào)，且溫度值一直在向接近設(shè)定值的方向變化，所以T、P均為負(fù)值，因此可設(shè)定P和T的元素整數(shù)論域范圍如下：

(3)精確量到元素整數(shù)論域的轉(zhuǎn)化

根據(jù)得到的溫度偏差T及壓力偏差P的精確量，分別乘以相應(yīng)的量化因子k1、k2，并將其對(duì)應(yīng)到元素整數(shù)論域上的整數(shù)點(diǎn)處。