[發(fā)明專利]一種液位模糊控制器及工作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110209812.3
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102354229A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜紀光;周潔心;王春蕾;崔志超;李菲;胡羽;楊青青;鄧兆翠;黃貞輝;黃金霞
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12;G05B13/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種控制技術(shù)，特別涉及一種液位模糊控制器。

背景技術(shù)

在石油化工等工業(yè)當中對液位的控制是非常重要的。它不僅僅要求可靠性高，而且隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，對液位控制的精度也越來越高。近來不斷有因為液位控制不當而造成的設(shè)備損壞等嚴重工業(yè)事故，不但造成了大量的財物損失，而且時有人員傷亡。因此，液位控制的精度和可靠性越來越受到人們的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)在液位控制要求高的問題，提出了一種液位模糊控制器及工作方法，結(jié)合液位檢測，模數(shù)轉(zhuǎn)換，LED顯示，電磁閥和模糊控制技術(shù)，基于單片機的模糊理論實現(xiàn)對液位的控制，其控制的安全越來越可靠、精度也越來越高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種液位模糊控制器，包括單片機主機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集電路、LED顯示電路、按鍵與超限報警電路、輸出控制電路，數(shù)據(jù)采集電路包括液位傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，按鍵與超限報警電路、數(shù)據(jù)采集電路將信號輸入單片機主機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，輸出狀態(tài)信號到LED顯示電路顯示，同時將驅(qū)動信號通過輸出控制電路送到執(zhí)行機構(gòu)。

一種液位模糊控制器工作方法，包括液體模糊控制器，具體包括如下步驟：

（1）定義模糊控制器的輸入輸出變量：定義實際液位與給定液位的誤差E及其誤差變化EC作為輸入變量，把控制流量的供電電壓U選作輸出語言變量；

（2）確定各輸入、輸出變量的變化范圍、量化等級和量化因子：分別定義模糊化后的誤差E、誤差變化率EC和控制量的變化U的模糊語言變量分為7級：{負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，簡記為：{NB，NM，NS，ZE，?PS，?PM，PB}，誤差E的論域為[-100，100]；誤差變化EC的論域為[-150，150]；控制輸出U的論域為[-64，64]，則各比例因子為：???????????????????????????????????????????????=3/100，=3/150=1/50，=64/4=16；

（3）在各輸入輸出變量的變化范圍內(nèi)定義模糊子集：首先確定各語言變量論語內(nèi)子集的個數(shù)，為了提高穩(wěn)態(tài)點控制的精度，對各個子集進行量化；

（4）模糊控制規(guī)則的確定：將操作員的控制經(jīng)驗加以總結(jié)得到集合，根據(jù)實際經(jīng)驗得出控制規(guī)則表如下：

（5）求模糊控制表：根據(jù)模糊控制規(guī)則表必須對所有輸入語言變量量化后的各種組合通過模糊邏輯推理的一套方法離線計算出每一個狀態(tài)的模糊控制器輸出，最終生成一張模糊控制表；

（6）模糊控制的實現(xiàn)：液位模糊控制器通過傳感器采集到當前的液位值，求出與設(shè)定液位值的偏差E以及偏差變化率EC，根據(jù)步驟（2）和（3）對偏差E和偏差變化率EC進行規(guī)范化和模糊化處理，處理的結(jié)果將E和EC變換為模糊集合中對應的論域值M，N；根據(jù)M,?N的值，查步驟（5）所得模糊控制表，得出輸出控制量。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明液位模糊控制器及工作方法，價格低廉、集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、處理功能強、便于操作且穩(wěn)定性高和抗干擾性強等優(yōu)點。這不但能滿足工業(yè)生產(chǎn)中對液位控制的要求，而且對鍋爐等設(shè)備的損壞也越來越小，保證了工作人員的人身安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模糊控制流程圖；

圖2為本發(fā)明液位模糊控制器單片機最小系統(tǒng)圖；

圖3為本發(fā)明液位模糊控制器電源電路原理圖；

圖4為本發(fā)明液位模糊控制器數(shù)據(jù)采集原理圖；

圖5為本發(fā)明液位模糊控制器顯示電路中共陽極LED原理圖；

圖6為本發(fā)明液位模糊控制器顯示電路中共陰極LED原理圖；

圖7為本發(fā)明液位模糊控制器顯示電路中LED外形及引腳圖；

圖8為本發(fā)明液位模糊控制器顯示電路中LED顯示原理圖；

圖9為本發(fā)明液位模糊控制器按鍵原理圖；

圖10為本發(fā)明液位模糊控制器超限報警原理圖；

圖11為本發(fā)明液位模糊控制器輸出控制電路圖；

圖12為本發(fā)明液位模糊控制器主程序流程圖；

圖13為本發(fā)明液位模糊控制器按鍵子程序流程圖；

圖14為本發(fā)明液位模糊控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖；

圖15為本發(fā)明液位模糊控制器檢測子程序流程圖。

具體實施方式