[發(fā)明專利]基于二維空間3-D模糊控制的烘烤箱溫濕度控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510610401.3
• 申請(qǐng)日: 2015-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105334891A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張憲霞;張炳飛;秦磊;付志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D23/22
• 分類號(hào): G05D23/22
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種基于二維空間3-D模糊控制方法的烘烤箱溫濕度控制系統(tǒng)，包括一個(gè)烘烤箱（1）和溫濕度控制系統(tǒng)，烘烤箱內(nèi)設(shè)置有若干烘烤箱溫濕度傳感器（7），烘烤箱（1）內(nèi)有風(fēng)道（3），風(fēng)道（3）上有循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）和電熱爐（6），并有風(fēng)門裝置（4）控制風(fēng)道（3），其特征在于：所述的溫濕度控制系統(tǒng)包括一個(gè)PC機(jī)（8）和一個(gè)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路（10），所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路（10）連接PC機(jī)（8）和電源（9），并連接烘烤箱（1）的風(fēng)門裝置（4）、循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）和電熱爐（6），而烘烤箱（1）中的烘烤箱溫濕度傳感器（7）連接PC機(jī)（8）中的數(shù)據(jù)采集模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維空間3-D模糊控制方法的烘烤箱溫濕度控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路（10）的電路結(jié)構(gòu)：在控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路（10）中控制信號(hào)放大電路（10-1）連接I/O驅(qū)動(dòng)電路（10-2），控制信號(hào)放大電路（10-1）與PC機(jī)（8）相連接用于控制信號(hào)放大傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路中，I/O驅(qū)動(dòng)電路（10-2）連接控制對(duì)象電熱爐（6）、循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）和風(fēng)門裝置（4），用于接收控制信號(hào)對(duì)相應(yīng)的控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二維空間3-D模糊控制方法的烘烤箱溫濕度控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路（10）中，I/O端的電壓很小，采用光電耦合信號(hào)放大電路進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)傳輸?shù)絀/O驅(qū)動(dòng)電路上進(jìn)而驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器，通過(guò)固態(tài)繼電器來(lái)控制電熱爐（6）、循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）和風(fēng)門裝置（4）的開(kāi)關(guān)及運(yùn)作方式。

4.一種基于二維空間3-D模糊控制的烘烤箱溫濕度控制方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維空間3-D模糊方法的控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，其特征在于具體操作步驟如下：

1)二維空間3-D模糊控制器設(shè)計(jì)：與傳統(tǒng)模糊控制器結(jié)構(gòu)相似，二維空間3-D模糊控制器由空間模糊化、3-D模糊規(guī)則推理及去模糊化三大部分組成，二維空間3-D模糊控制器具體步驟操作為：首先從空間區(qū)域上采集數(shù)據(jù)，即溫濕度傳感器在烘烤箱中呈二維平面的方式排布，所以收集到的溫濕度數(shù)據(jù)反映的是空間平面上的信息，與以往一維的線型分布不同，經(jīng)過(guò)空間模糊隸屬度函數(shù)轉(zhuǎn)化成能夠表征空間信息的模糊輸入；然后將該輸入由經(jīng)空間信息融合和降維操作生成蘊(yùn)含空間信息的模糊輸入；接著將模糊輸入由模糊推理機(jī)進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)化成模糊輸出；最后，對(duì)模糊輸出執(zhí)行去模糊化操作產(chǎn)生具體的控制輸出量給被控對(duì)象；

2)溫濕度采集與傳輸：使用8個(gè)差分熱電偶進(jìn)行溫濕度檢測(cè)，通過(guò)調(diào)用設(shè)備采集溫濕度接口和傳遞函數(shù)得到所需要的溫濕度數(shù)據(jù)，再由USB串口將測(cè)量的溫濕度傳輸?shù)絇C機(jī)（8）中，設(shè)置溫濕度采集的周期為30s/次；

3)PWM脈寬調(diào)制控制電熱爐（6）加熱運(yùn)作：由溫濕度采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)（8）中再經(jīng)過(guò)二維空間3-D模糊控制算法計(jì)算后得到的控制量數(shù)據(jù)通過(guò)PCI板卡對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制，改變電熱爐（6）工作狀態(tài)；

4)風(fēng)門裝置（4）和循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）控制：將PC機(jī)（8）上控制器的控制要求實(shí)時(shí)地傳遞到烘烤箱，根據(jù)控制要求對(duì)風(fēng)門角度進(jìn)行調(diào)整；風(fēng)門控制可以從0度到90度，控制目標(biāo)是根據(jù)控制算法進(jìn)行的，根據(jù)不同的情況進(jìn)行打開(kāi)或者關(guān)閉；PCI控制固態(tài)繼電器加雙向可控硅對(duì)風(fēng)門裝置（4）和循環(huán)風(fēng)機(jī)（5）的風(fēng)閥電機(jī)打開(kāi)或關(guān)閉。