温度模糊控制系统

广州美丰环境设备公司人工气候室温湿度模糊控制系统——模糊控制应用实例——人工气候室设备人工气候箱内部气流循环控制流程1、气候箱上电后，循环风机就开始运行，循环风机使箱体内的气流不停的流动，使箱体中的气流最终达到相同的温度和湿度。2、循环过程中气流：首先经过加湿器增加气流需要的湿度，再经过制冷器降低气流的温度和湿度，然后经过加热器增加气流的温度，最后回到箱体和其中气体混合，达到需要的温度和湿度。温度控制部分设计描述1、设备工作情况描述•－20℃～50℃时压缩机一直开启，通过调整加热来控制温度•大于50℃压缩机不工作2、主要控制要求•精度：0.1℃•超调：2℃•测温范围－20℃～100℃单片机硬件框图硬件设计1、控制芯片选择ATMEGA16(1)可靠性高，速度快(2)资源丰富：PWM,EEPROM,1KSRAM,8路ADC(3)编程方便：GCC,IAR检测部分设计•PT100•AD转换芯片选择：考虑：精度，可靠性，价格，接口ADS1100:最高16位，除去符号位有效位为15位，－20℃～120℃检测范围150℃，对应0～5V,对应0～215，分辨率150/215=0.0046℃满足控制精度要求控制输出设计•固态继电器（1）可靠性高（2）适合PWM控制（3）加热器具有惯性，PWM频率不要求很高，选周期500ms固态继电器能否每秒超过开关20次？控制算法选择1）控制的核心问题是箱体内的温度、湿度。2）非线性耦合滞后系统，耦合及滞后系统完善有效控制策略的缺乏，导致这类系统的实时有效控制存在很大的困难3）当前人工气候箱的温湿度流行的控制方法还是PID控制，而且控制仪表通常都是采用独立、通用的温度控制仪表和湿度控制仪表，缺点：由于气候箱不同的箱子控制对象变化比较大，这些通用的控制方法适应性比较差而且温度和湿度的单独控制，没有考虑到它们的强耦合作用，控制的精度一般都无法令人满意。模糊控制方法优点模糊控制和模糊解耦的方法来进行控制能提高控制精度提高控制算法的鲁棒性和自适应能力。模糊控制器设计输入输出论域各个变量的论域范围及模糊化为：1、偏差E偏差E的论域范围为{E}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差可分为17档偏差E的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的输入偏差E的论域值和偏差E的语言值的关系•论域值{一8，一7….}对应于实际值，偏差E的语言值是模糊集合，这个模糊集合的论域即取值范围是{一8，一7….}•模糊集合的隶属度函数联系了论域值和语言值•隶属度函数为简单起见取三角形隶属度函数MATLAB说明实际偏差转化为论域if(TempFuzzyE=320){ScaleE=-8;}else{if(TempFuzzyE=-320){ScaleE=8;}else//-160~160{if(TempFuzzyE=0){ScaleE=0-(TempFuzzyE+20)/40;}else{ScaleE=0-(TempFuzzyE-20)/40;}}}2、偏差变化EC的论域及语言值偏差EC的论域范围为{EC}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档偏差EC的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的另一个输入2、控制输出U的论域及语言值控制输出U的论域范围为{U}＝{一8，一7，一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，7，8)；即检测的偏差变化可分为17档控制输出U偏差EC的语言值：NBNMNSNZZPZPSPMPB模糊规则中的另一个输入模糊控制规则模糊推理马丹尼法(max-min)：经过模糊关系计算得出模糊关系矩阵:Rt=(Et×ECt)·Ut。然后可以计算模糊输出Ut*=(Et*×ECt*)·Rt。对于所有的Et*和ECt*计算出Ut*CzCthenByAxifByAx是结果（结论）是是和是）（规则前提是是（事实）前提Z,12,12.多前提单规则)()()()]}()([{))]}()([({)()]()()()([()]()()([)]()([)(21,zzyyxxzyxyxzyxyxycCBByAAxCBABAyxCBABAyxB，隶属函数的计算反模糊化重心法得到相应的模糊控制量，整理后得到控制输出查询表。)(/)]([)(/])([)311iBliiBliisBsByyyydyydyyyy对离散域：重心或面积中心去模糊4.去模糊化最小最大最大平均面积中心面积平均)(yy)(yy输出隶属函数的一般形式:控制输出表的校正由于模糊控制的离散性和预先规则的不确定性，有些计算可能和实际经验不太相符，所以经过实际控制实验后将控制输出表进行一些修改（1）据实际经验（2）数据分布输出控制表的求取•MATLAB的FUZZY工具箱控制输出表转化为实际控制值•表中的控制值乘以比例系数KU