[發(fā)明專利]一種基于自適應模糊PID的溫度控制器

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• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN109407717A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 李東潔;李東閣;李若昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于自適應模糊PID的溫度控制器，包括控制系統(tǒng)、中央處理器、顯示系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。中央處理器芯片設置有模糊PID控制程序，模糊決策表存放在中央處理器芯片的閃爍存儲器中。目標溫度從控制系統(tǒng)輸入。程序運行，溫度傳感器采集實時溫度后，通過AD轉換器將溫度信息傳入中央處理器芯片中，中央處理器根據(jù)實時溫度與目標溫度的偏差，通過查詢模糊決策表取得控制量，控制固態(tài)繼電器的導通時間。從而控制制冷與加熱系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度控制。本發(fā)明采用自適應模糊PID控制溫度，具有實時控制效果，能滿足工業(yè)生產(chǎn)中對溫度控制要求速度快、精度高的需求。

技術領域

本發(fā)明涉及溫度控制領域，特別涉及一種溫度控制裝置。

技術背景

溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中還是日常生活中都起著非常重要的作用。在許多的工業(yè)生產(chǎn)領域，如化工生產(chǎn)、工業(yè)制造業(yè)、汽車生產(chǎn)、食品加工、冶金制造中，對溫度的控制將直接影響到產(chǎn)品的質量以及使用壽命。國內外通常使用熱敏電阻來進行溫度控制，但是由于溫度具有非線性強、時變和時滯性、耦合性強的特點，使得僅僅采用熱敏電阻來控制溫度所達到的效果慢，精度低。遠遠不足以用在一些對溫度控制精度和速度要求高的工業(yè)生產(chǎn)中。

發(fā)明內容

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定性好、控制精度高、響應速度快的基于模糊PID的溫度控制器。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于自適應模糊PID的溫度控制器，包括：控制系統(tǒng)、中央處理器、顯示系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。其特征在于所述中央處理器芯片中設置有模糊PID控制程序，模糊決策表存放在所述中央處理器芯片的閃爍存儲器中。所述中央處理器與所述執(zhí)行系統(tǒng)中的固態(tài)繼電器電路相連，所述固態(tài)繼電器電路與所述加熱與制冷系統(tǒng)設備電路相連。所述檢測系統(tǒng)中含有溫度傳感器和AD轉換器，所述溫度傳感器采集當前溫度信息經(jīng)所述AD轉換器將溫度信息轉換為電信號輸入到所述中央處理器中，預期目標溫度從所述控制系統(tǒng)的上位機終端輸入。程序運行，所述中央處理器根據(jù)目標溫度與采集溫度的偏差，通過查詢模糊決策表取得控制量，控制所述固態(tài)繼電器電路的導通時間，實現(xiàn)對所述加熱與制冷系統(tǒng)的控制，達到控制溫度的效果。所述顯示系統(tǒng)顯示當前溫度，所述工作狀態(tài)指示燈顯示加熱或制冷狀態(tài)。

可選地，溫度傳感器設置在工業(yè)生產(chǎn)待測量區(qū)域，所述雙向可控硅電路與生產(chǎn)設備的加熱與制冷系統(tǒng)相連。

可選地，中央處理器芯片的型號為AT89C51。

可選地，中央處理器芯片中設置有模糊控制規(guī)則程序。

可選地，溫度傳感器型號為DS18B20，所述溫度顯示器型號為LCD1602。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過溫度傳感器采集溫度信息，經(jīng)中央處理器通過模糊規(guī)則來分析實時溫度與目標溫度的偏差，來對溫度變化進行預測，并通過模糊推理及PID系統(tǒng)下達控制指令。自適應模糊PID控制系統(tǒng)能在控制過程中對不確定的條件、參數(shù)、延遲進行監(jiān)測分析，采用模糊推理的方法實現(xiàn)PID參數(shù)的在線自整定，不僅僅保留了傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)原理簡單、使用方便、魯棒性比較強等優(yōu)點，而且實時的控制可以減小溫度變化的時滯性，能快速達到預期的溫度控制效果。同時控制精度也會大大提高，穩(wěn)定性也較現(xiàn)有技術好。能滿足一些對溫度控制精度要求高，速度要求快的工業(yè)生產(chǎn)需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的自適應模糊控制器的工作原理圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清除、完整的描述。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。