模糊PID温度控制电路的仿真与实验研究

发布时间：2017-09-23 21:26

  本文关键词：模糊PID温度控制电路的仿真与实验研究

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【摘要】：在实际工业应用的过程中,高精度的温度控制是提高产品质量、保证产品良品率的关键。但是鉴于技术的原因,目前温度控制主要存在以下问题:一是其热惯性较大且达温后抖动大;二外界对其产生的干扰较大;三是非线性、时变问题严重等。基于此,人们都把研究的重点放在了温度控制的精度方面。就具有非线性存在的系统而言,类似于PID一样的常规控制器很难在控制效果上取得突破,而模糊控制在这方面却有着良好的表现,因为它可以通过数学模型的建立以实现对不同对象的精确控制。除此之外,模糊控制还有包括抗干扰能力强等在内的诸多优势。基于提高精度和稳定性的考虑,本文将模糊控制融入PID控制,结合了两种不同控制方式的优势,获得了控制精准度方面的突破。论文中采用了并行Fuzzy-PID控制方法。通常情况下,模糊控制因为其具有响应速度快的优势而常被用于既定温度与实际温度之间有较大差距时;与此相反,常规的PID控制则多应用于两者温度差距较小时。本文以单机片控制器为研究对象,深入开展对模糊PID温控系统的仿真研究。该研究中,A/D将测量电路中的温度转为信号传送给处于单机片中的核心处理器,由其采用模糊PID计算方式进行处理后,迅速以多模块电路的方式输出以实现对温度的精准、实时控制。在该系统中,组成控制器的核心部分为51系列单机片,通过该核心部分实现了温度控制的智能化、交互化和精准化。
【关键词】：温度控制 模糊控制 PID控制 单片机
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及研究意义8-9
• 1.2 模糊控制的现状及发展9-12
• 1.3 课题研究内容12-13
• 第2章 模糊PID控制13-21
• 2.1 模糊控制原理13-17
• 2.1.1 模糊集合13-14
• 2.1.2 模糊集合运算14-15
• 2.1.3 模糊逻辑推理15-17
• 2.2 模糊自整定PID控制器17-19
• 2.3 模糊控制系统模型19-21
• 第3章 模糊控制器设计21-31
• 3.1 模糊控制器结构21-22
• 3.2 变量赋值和规则22-25
• 3.3 模糊量化和查询表的建立25-31
• 第4章 系统硬件设计31-56
• 4.1 单片机选型31-32
• 4.2 89S51单片机32-44
• 4.2.1 定时器/计数器的结构33-39
• 4.2.2 MCS-51中断系统的结构39-42
• 4.2.3 硬件总体设计42-44
• 4.3 信号采集电路44-47
• 4.4 信号转换电路47-51
• 4.5 信号处理电路51-54
• 4.5.1 光电隔离电路51-54
• 4.6 信号输出电路54-56
• 第5章 系统软件设计56-67
• 5.1 模糊PID控制的软件实现56-57
• 5.2 模糊-PID复合控制的运算和输出57-60
• 5.3 单片机的软件编程60-65
• 5.3.1 系统运行主程序61-62
• 5.3.2 MAX6675温度采集设计62-63
• 5.3.3 键盘显示程序设计63-64
• 5.3.4 模糊控制程序设计64-65
• 5.4 系统抗干扰设计65-67
• 第6章 系统调试与测试67-70
• 结论70-71
• 参考文献71-74
• 作者简介74-75
• 致谢75

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本文编号：907561