基于單片機的加熱爐溫度模糊控制系統(tǒng)

　　3模糊控制算法的研究

　　本系統(tǒng)的對象熱處理加熱爐是一種具有純滯后的大慣性系統(tǒng)，用基于精確數(shù)學(xué)模型的常規(guī)控制難以保證加熱工藝曲線要求。為此，選用模糊控制算法中的規(guī)則自尋優(yōu)算法。

　　算法的基本原理采用解析表達(dá)式描述的控制規(guī)則，簡單方便，易于處理。二維控制規(guī)則自尋優(yōu)算法可以用解析表達(dá)式概括：

　　其中，E，C，U為經(jīng)過量化和模糊化的模糊變量，相應(yīng)的論域分別為誤差、誤差變化率及控制量；a為調(diào)整因子。

　　由式(1)描述的控制規(guī)則可看出，控制作用取決于誤差及誤差變化率，且通過調(diào)整a的大小，可以改變對誤差和誤差變化的不同加權(quán)程度，a值一旦確定，在整個控制過程中就不再改變。但在實際系統(tǒng)中，系統(tǒng)在不同的狀態(tài)下，對控制規(guī)則中誤差E與誤差C的加權(quán)程度有不同的要求。如誤差較大時，控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是消除誤差，此時對誤差的加權(quán)應(yīng)該大些；當(dāng)誤差小時，控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，減小超調(diào)，此時要求在控制規(guī)則中誤差變化率的加權(quán)大些。為了得到好的控制性能，就要求a值在控制過程中可調(diào)整，即控制規(guī)則可在控制過程中在線修正。式(2)采用優(yōu)化設(shè)計方法對口進(jìn)行在線修正。

　　4 性能分析

　　本系統(tǒng)在仿真運行后，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，操作方便，各項指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計要求，圖4是某加熱爐的溫度曲線。從圖中可以看出，曲線的跟蹤性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，超調(diào)小。

　　5 結(jié) 語

　　本文系統(tǒng)介紹了用單片機實現(xiàn)的熱處理加熱爐溫度控制系統(tǒng)，由于控制對象是一種具有純滯后的大慣性環(huán)節(jié)，采用智能模糊控制器可以達(dá)到理想的控制效果。經(jīng)實驗運行結(jié)果表明，本系統(tǒng)具有以下特點：

　　(1)控制方案合理、穩(wěn)態(tài)精度高、超調(diào)小。
　　(2)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、抗干擾性強、魯棒性好。