隨著現(xiàn)代：業(yè)水平的提高，溫度控制的對(duì)象日益復(fù)雜化，越來越多呈現(xiàn)出非線性、時(shí)變等特點(diǎn)，很難甚至無法對(duì)其建立的數(shù)學(xué)模型。采用以往的線性模型以及P1D控制等經(jīng)典控制方法往往很難達(dá)到理想的控制效果。另一方面，模糊控制理論作為現(xiàn)代智能控制的的分支之一，具有不依賴對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，魯棒性強(qiáng)，算法容易實(shí)現(xiàn)并可以利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)等傳統(tǒng)控制方法不具有的優(yōu)點(diǎn)，被越來越普遍的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)過程控制中。
一、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示，PICl6f877單片機(jī)ll為控制系統(tǒng)的核心，LM74數(shù)字溫度傳感器的將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入PIC單片機(jī)作為模糊控制的輸入，PIC單片機(jī)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)通過模糊控制算法計(jì)算出控制輸出量，采用調(diào)功率原理來控制加熱器的電功率，以此調(diào)節(jié)溫度，由單片機(jī)的RC2引腳輸出的脈沖信號(hào)控制雙向可控硅導(dǎo)通，控制電阻絲的實(shí)際加熱功率，與此同時(shí)打開真空泵，抽取箱體內(nèi)的空氣使其達(dá)到一定的真空度。若設(shè)定的溫度低于電阻絲當(dāng)前的溫度或溫度超調(diào)，則調(diào)整信號(hào)的-與空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)電阻絲的加熱功率，使電阻絲的溫度變化。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真空干燥箱的溫度控制。
 
 
 


 
 
 
溫度控制對(duì)象為干燥箱內(nèi)的中空加熱板，利用電阻絲對(duì)其加熱。加熱點(diǎn)和溫度采樣點(diǎn)不在同一位置，將采樣點(diǎn)設(shè)為六個(gè)，距加熱板最遠(yuǎn)處，最近處，以及中間處各設(shè)兩個(gè)，最后取平均值作為模糊輸入信號(hào)。干燥箱的殼體由保溫層構(gòu)成，能防止熱能的散失。加熱板溫度控制和它的熱傳導(dǎo)及熱平衡特性有關(guān)，其數(shù)學(xué)模型具有現(xiàn)代工業(yè)控制模型的非線性、大慣性、時(shí)變等特點(diǎn)。
二、硬件設(shè)計(jì)
控制核心采用美國Mierochip公司的PICl6系列單片機(jī)。它是一種新型的采用COMS工藝的8位單片機(jī)。采用先進(jìn)的哈佛流水總線結(jié)構(gòu)及精簡(jiǎn)指令集RSIC，因其功耗低、體積小、成本低、功能強(qiáng)大和簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，日益成為各種丁業(yè)控制應(yīng)用的主流單片機(jī)。本系統(tǒng)采用了PICl6F877作為控制系統(tǒng)的核心。它內(nèi)置8k×14位的flash程序存儲(chǔ)器，可多次修改程序，便于系統(tǒng)升級(jí)。內(nèi)部集成的8路10位A／D轉(zhuǎn)換器和PWM輸出模塊，大大簡(jiǎn)化了外圍的硬件電路，提高了可靠性。另外它還具有22個(gè)I／O端口、14位中斷資源、片內(nèi)上電復(fù)位、延時(shí)電路和看門狗電路等、SPI模塊等，豐富的功能和硬件資源，可以很方便實(shí)現(xiàn)一些使用的系統(tǒng)擴(kuò)展功能。
 

 
 
 
 
(1)信號(hào)采樣模塊
LM74是12位串行數(shù)字溫度傳感器，分辨率可達(dá)0．06250C，適用溫度為-550C～1550C．該溫度傳感器內(nèi)部集成了一個(gè)溫度傳感單元和一個(gè)具有串行SPI／微線兼容接口的13位數(shù)轉(zhuǎn)換單元，無需外加前置放大單元和A／D轉(zhuǎn)換單元．
(2)電源模塊
電源管理模塊采用變壓器將220伏交流電壓整形變壓9伏，經(jīng)過濾波，LM7805C穩(wěn)壓到5V后送給各單元，對(duì)單片機(jī)和其外圍器件供電。電源地，信號(hào)地彼此隔離，以避免電機(jī)設(shè)備工作對(duì)數(shù)字電路的干擾。
(3)按鍵模塊
按鍵采用4鍵簡(jiǎn)潔易用，其功能分別為模式啟動(dòng)鍵、數(shù)值增加鍵、數(shù)值減少鍵、顯示切換鍵。開機(jī)時(shí)初始化一個(gè)溫度值。鍵的處理通過單片機(jī)I／O端口對(duì)高低電平轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)。
(4)顯示模塊
顯示模塊采用LCD顯示。由于PIC單片機(jī)I／O端口具有較大的帶負(fù)載能力，能滿足LCD顯示的需要，溫度顯示都采用串行連接。
(5)輸出控制模塊
輸出控制電路如圖2所示。采用雙向可控硅和加熱電阻絲串聯(lián)在交流220V、50Hz市電回路中，再給定的周期內(nèi)只要改變可控硅導(dǎo)通時(shí)間便可改變加熱絲的加熱功率，以達(dá)到控制溫度的目的?？煽毓璧膶?dǎo)通時(shí)間是通過可控硅控制板上觸發(fā)脈沖加以控制的，該觸發(fā)脈沖由PICl6F877在RC2引腳上產(chǎn)生，經(jīng)過零同步脈沖同步后從光耦驅(qū)動(dòng)器MOC304l輸出送到可控硅的控制板上。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路(主要包括電壓比較器LM311和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MCl4528)產(chǎn)生。電壓比較器LM3ll用于把50Hz正弦交流電變成方波。方波的正邊沿和負(fù)邊沿分別作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸入觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)二極管或門混合后就可得到對(duì)應(yīng)于交流220V市電的過零同步脈沖，此脈沖一方面可作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到控制電路，另一方面還可作為計(jì)數(shù)脈沖加到單片機(jī)。經(jīng)同步后負(fù)載上得劍的電壓為一正弦波，電壓每次過零時(shí)，晶閘管是導(dǎo)通且同時(shí)可控的。http://www.dgzhenghang.cn