溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

1、遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真（）學(xué)習(xí)中心：學(xué) 號(hào)：姓 名：專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：2013年_2_月28日溫度是工業(yè)對(duì)象中一個(gè)主要的被控參數(shù)，它是一種常見的過程變量，因?yàn)樗?直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以 與空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過程。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和 產(chǎn)量等一系列問題。溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度 控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，以利于進(jìn)行工件的加工與處理。一直以來， 人們采用了各種方法來進(jìn)行溫度控制， 都沒有取得很好的控制效 果。如今，隨著以微機(jī)為核心的溫

2、度控制技術(shù)不斷發(fā)展，用微機(jī)取代常規(guī)控制已 成必然，因?yàn)樗_保了生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行，提高了產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量，減輕了 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以與節(jié)約了能源， 并且能夠使加熱對(duì)象的溫度按照某種指定規(guī)律 變化。實(shí)踐證明， 用于工業(yè)生產(chǎn)中的爐溫控制的微機(jī)控制系統(tǒng)具有高精度、 功能強(qiáng)、 經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，無論在提高產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品數(shù)量，節(jié)約能源，還是改善勞動(dòng) 條件等方面都顯示出無比的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)以 89C51 單片機(jī)為核心控制器件， 以 0809 作為轉(zhuǎn)換器件， 采用閉環(huán) 直接數(shù)字控制算法，通過控制可控硅來控制熱電阻，進(jìn)而控制電爐溫度，最終設(shè) 計(jì)了一個(gè)滿足要求的電阻爐微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞： 1 、單片機(jī)

3、； 2、；3、目錄1 單片機(jī)在爐溫控制系統(tǒng)中的運(yùn)用 錯(cuò). 誤! 未指定書簽1、1 系統(tǒng)的基本工作原理 錯(cuò). 誤! 未指定書簽2 溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì) 錯(cuò). 誤! 未指定書簽2.1 溫度控制算法的比較 錯(cuò). 誤! 未指定書簽2.2 數(shù)字算法 錯(cuò). 誤! 未指定書簽3 結(jié)論 錯(cuò)誤! 未指定書簽致謝 錯(cuò)誤! 未指定書簽參考文獻(xiàn) 錯(cuò).誤! 未指定書簽一、單片機(jī)在爐溫控制系統(tǒng)中的運(yùn)用單片機(jī)具有集成度高，運(yùn)算快速快，體積小、運(yùn)行可靠，價(jià)值低廉，因此在 過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面 得到廣泛應(yīng)用，本文主要介紹單片機(jī)在爐溫控制中的應(yīng)用。（一）系統(tǒng)的基本工作原理整個(gè)爐溫

4、控制系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分由計(jì)算機(jī)和和轉(zhuǎn)換電路組成。主 要完成溫度采集，運(yùn)算，產(chǎn)生可控硅的觸發(fā)脈沖。另外一部分由傳感器信號(hào)放大， 同步脈沖形成，以與觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導(dǎo)通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有 效電壓，有效電壓可在 0140V內(nèi)變化。可控硅的導(dǎo)通角為 05。溫度傳感器 是通過一只熱敏電阻與其放大電路組成，溫度越高其輸出電壓越小。外部燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷的占空比時(shí)間，如果爐溫低于設(shè)定值 則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。溫度控制電路原理圖如圖 2.1所示。圖2.1溫度控制電路原理圖二、溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)（一）

5、、溫度控制算法的比較1、.經(jīng)典控制算法經(jīng)典控制方法是指針對(duì)時(shí)滯系統(tǒng)控制問題提出并應(yīng)用得最早的控制策略，主 要包括控制、預(yù)估控制、大林算法這幾種方法。控制器由于具有算法簡(jiǎn)單，魯棒性好和可靠性高等特點(diǎn)，因而在實(shí)際控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用?？刂频碾y點(diǎn)在于如何對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行整定，以求得 到最佳控制效果。 然而在時(shí)滯過程中的應(yīng)用受到一定的限制 ,由于算法只有在系統(tǒng) 模型參數(shù)為非時(shí)變的情況下 ,才能獲得理想效果。 當(dāng)一個(gè)調(diào)好參數(shù)控制器被應(yīng)用到 模型參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)時(shí) ,系統(tǒng)的性能會(huì)變差 ,甚至不穩(wěn)定。預(yù)估器是得到廣泛應(yīng)用的時(shí)滯系統(tǒng)控制方法，該方法是一個(gè)時(shí)滯預(yù)估補(bǔ)償算 法。它通過估計(jì)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 ,用

6、一個(gè)預(yù)估模型進(jìn)行補(bǔ)償 ,從而得到一個(gè)沒有時(shí) 滯的被調(diào)節(jié)量反饋到控制器 ,使得整個(gè)系統(tǒng)的控制就如沒有時(shí)滯環(huán)節(jié) ,減小超調(diào)量 , 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且加速調(diào)節(jié)過程 ,提高系統(tǒng)的快速性。 理論上預(yù)估器可以完全 消除時(shí)滯的影響 ,但是在實(shí)際應(yīng)用中卻不盡人意 ,主要原因在于預(yù)估器需要確知被 控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型 ,當(dāng)估計(jì)模型和實(shí)際對(duì)象有誤差時(shí) ,控制品質(zhì)就會(huì)嚴(yán)重惡化 , 因而影響了預(yù)估器在實(shí)際應(yīng)用中的控制性能。大林算法是由美國(guó)公司的于 1968 年針對(duì)工業(yè)過程控制中的純滯后特性而提 出的一種控制算法。 該算法的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的數(shù)字調(diào)節(jié)器 D(z) ，使整個(gè)系 統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)帶有純滯后的一

7、階慣性環(huán)節(jié)，而且要求閉環(huán)系統(tǒng)的 純滯后時(shí)間等于被控對(duì)象的純滯后時(shí)間。大林算法方法比較簡(jiǎn)單，只要能設(shè)計(jì)出 合適的且可以物理實(shí)現(xiàn)的數(shù)字調(diào)節(jié)器 D(z) ，就能夠有效地克服純滯后的不利影 響，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。但它的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)中存在振鈴現(xiàn)象，且 與算法一樣，需要一個(gè)準(zhǔn)確的過程數(shù)字模型，當(dāng)模型誤差較大時(shí)，控制質(zhì)量將大 大惡化，甚至系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定。2、.智能控制算法 智能控制是一類無需人的干預(yù)就能夠獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng) 控制，它包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等。模糊控制是智能控制較早的形式，它吸取了人的思維具有模糊性的特點(diǎn)，從 廣義上講，模糊邏輯控制指的是應(yīng)用模糊集合

8、理論，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)的一種控制方 式，模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型， 是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。 模糊控制是一種基于專家規(guī)則的控制方法。 在時(shí)滯過程中 ,模糊控制一般是針對(duì)誤 差和誤差變化率而進(jìn)行的 ,將輸入量的精確值模糊化 ,根據(jù)輸入變量和模糊規(guī)則 ,按 照模糊推理合成規(guī)則計(jì)算控制量 ,再將它清晰化 ,得到精確輸出控制過程，其中模 糊規(guī)則是最重要的。但是 ,模糊控制存在控制精度不高、算法復(fù)雜等缺點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)機(jī)理以與人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng) 的控制。人們普遍認(rèn)為，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的智能性、魯棒性均較好，能處理高 維、非線性、強(qiáng)耦合和不確定性的復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)工程

9、的控制問題，其顯著特點(diǎn)是 具有學(xué)習(xí)能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠充分逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)， 且有很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性。一般來說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制有兩種方法，一種是 用來實(shí)現(xiàn)建模，一種是直接作為控制器使用。與模糊控制一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在 算法復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練比較費(fèi)時(shí)，對(duì)訓(xùn)練集的要求也很高。經(jīng)典控制方法由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性與實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)過 程中得到了廣泛的應(yīng)用。但它們都是基于參數(shù)模型的控制方法，因而自適應(yīng)性和 魯棒性差、對(duì)模型精確性要求高、抗干擾能力差。而智能控制是非參數(shù)模型的控 制方法，因而在魯棒性、抗干擾能力方面有很大的優(yōu)勢(shì)。但智能控制也有其不足 之處

10、，即理論性太強(qiáng)，算法過于復(fù)雜，大多數(shù)方法還僅局限于理論和仿真研究， 能在試驗(yàn)裝置上和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的并不多。根據(jù)這兩類控制方法的特點(diǎn)，將它 們結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)合控制是一種有效的時(shí)滯系統(tǒng)控制策略，成功的應(yīng)用有模糊控 制、模糊控制、神經(jīng)元預(yù)估控制、預(yù)估控制等。這些方法既能利用經(jīng)典控制方法 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性和實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，又能發(fā)揮智能控制自適應(yīng)性和魯棒性好， 抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了各自的不足，在大時(shí)滯控制系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用 前景。調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟的、應(yīng)用最廣泛的一種控制算方法。它結(jié)構(gòu)靈 活，不僅可以用常規(guī)的調(diào)節(jié)，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用各種的變型，如、 控制與改進(jìn)的控制等。它具有

11、許多特點(diǎn)，如不需要求出數(shù)學(xué)模型、 控制效果好等,特別是在微機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)于時(shí)間常數(shù)比較大的被控制對(duì)象來說，數(shù)字完全可 以代替模擬調(diào)節(jié)器，應(yīng)用更加靈活，使用性更強(qiáng)。所以該系統(tǒng)采用控制算法。圖22系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)利用單片機(jī)可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的選擇與設(shè)定，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程中控 制。它采用溫度傳感器熱電偶將檢測(cè)到的實(shí)際爐溫進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再送入計(jì)算機(jī)中， 與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差。對(duì)此偏差按規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，得出對(duì)應(yīng)的控制量來控制驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)電爐的加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 溫度智能控制，能自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、轉(zhuǎn)換、并進(jìn)行控制和鍵盤終端處理 (各參數(shù)數(shù)值的修正)與顯示。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該

12、注意，采樣周期不能太短，否則會(huì) 使調(diào)節(jié)過程過于頻繁，這樣，不但執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能反應(yīng)，而且計(jì)算機(jī)的利用率也大 為降低；采樣周期不能太長(zhǎng)，否則會(huì)使干擾無法與時(shí)消除，使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降(二八數(shù)字算法1、模擬數(shù)字算法1 tde(t)規(guī)律：u(t) Kpe(t) = °e(t)dt Td-T| 0dt(3-1)對(duì)式(3-1 )取拉普拉斯變換，并整理后得到模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為:U s1D s u s Kp 1TdS(3-2)E sTI s式中：e(t) r(t) y(t)稱為偏差值，可作為溫度調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)， 其中r(t)為 給定值，y(t)為被測(cè)變量值；Kp為比例系數(shù)；T|為積分時(shí)間常數(shù)；Td為微

13、分時(shí)間 常數(shù)；u(t)為調(diào)節(jié)器的輸出控制電壓信號(hào)。由式(3-1 )、式(3-2 )可以看出，在調(diào)節(jié)中，比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，Kp的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是：只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制 量以消除誤差，因而，只要有足夠的時(shí)間，積分控制將能完全消除誤差，積分作 用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制可以使減小超調(diào)量， 克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間， 從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。將P、I、D三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，可以使系統(tǒng)既快速敏捷，又平穩(wěn)準(zhǔn)確，只要三者強(qiáng)度配合適

14、當(dāng)，便可獲得滿意的調(diào)節(jié)效果。2、數(shù)字算法因?yàn)橛?jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差來計(jì)算控制量。因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須對(duì)式(3-1 )進(jìn)行離散化處理。設(shè)采樣周期為T，第k次采樣得到的輸入偏差為e(k)，調(diào)節(jié)器的輸出為u(k)，作如下近似：迪 eK ) eK 1)(用差分代替微分)dt tT0e( )dt Te()(用求和代替積分)i 1這樣，式(3-1 )便可改寫為位置式控制算法：u k Kpek KI e iKD e(k) e k 1(2-3 )i 0其中，u(k)為調(diào)節(jié)器第k次輸出值；e(k)、e(k 1)分別為第k次和第k 1次 采樣時(shí)刻的偏差值。由式可知：u(k)是全

15、量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置一一對(duì)應(yīng)，所以稱之為位置型算法。在這種位置型控制算法中，由于算 式中存在累加項(xiàng)，而且輸出的控制量不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏 差有關(guān)，使得產(chǎn)生大幅度變化，這樣會(huì)引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以在實(shí) 際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)值，而是其增量時(shí)，可采用增量型算法。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位 置的功能的這類裝置時(shí)，一般均采用增量型控制算法。在實(shí)際控制中，增量型算法要比位置算法應(yīng)用更加廣泛。利用位置型控制算 法，可得到增量型控制算法的遞推形式為：u(k) Kpe(k) e(k 1) KIe(k) K

16、De(k) 2e(k 1) e(k 2)(2-4)與位置算法相比，增量型算法有如下優(yōu)點(diǎn)：(1 )位置型算式每次輸出與整個(gè)過程狀態(tài)字有關(guān)，計(jì)算式中要用到過去偏 差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計(jì)算誤差；而在增量型算式中由于消去了積 分項(xiàng)，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時(shí)，計(jì)算誤差對(duì)控制量的影響 較小，容易取得較好的控制效果。(2) 為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)一自動(dòng)無憂切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為 原始閥門幵度，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)與閥門位置的變化部分，即算 式中不出現(xiàn) 項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)得的無憂動(dòng)切換。(3) 采用增量型算法時(shí)所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，所以即使計(jì)算 機(jī)發(fā)

17、生故障，執(zhí)行器仍能保持在原位，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成惡劣影響。最佳控制系統(tǒng)參數(shù)測(cè)定 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖(1 2J3i所示，圖中TsGh(s)(1 e )/sGp(s)1/(Ts 1)圖 2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3、參數(shù)整定方法（1 ） 整定方法整定方法是根據(jù)給定對(duì)象的瞬間響應(yīng)特性來確定控制器的參數(shù)。法首先通過 實(shí)驗(yàn)，獲得控制對(duì)象單位階躍響應(yīng)，如果單位階躍響應(yīng)曲線看起來是一條S 形的曲線，則可以用該方法，否則不能用。（2 ） 臨界比例度法整定臨界比例度法適用于已知對(duì)象傳遞函數(shù)的場(chǎng)合。在閉合的控制系統(tǒng)里，將調(diào) 節(jié)器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調(diào)節(jié)器的比例度，得到等幅振蕩周期 Tk 。采用臨界比例度法時(shí)， 系統(tǒng)

18、產(chǎn)生臨界振蕩的條件是系統(tǒng)的階數(shù)是3 階或 3 階以上。（3）衰減曲線法整定 衰減曲線法根據(jù)衰減頻率特性整定控制器參數(shù)。先把控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器置于 純比例作用下 （Ti , 0 ），使系統(tǒng)投入運(yùn)行， 再把比例度從小到大逐漸改變調(diào) 節(jié)器的比例度，得到 4:1 衰減過程曲線。4. 試湊法確定參數(shù)：在試湊時(shí)，對(duì)參數(shù)實(shí)行先比例，后積分，再微分的整定步驟。參數(shù)的影響趨勢(shì)：增大比例系數(shù)Kp 一般將加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度， 在有靜差的 情況下有利于減小靜差，但過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，產(chǎn)生振蕩， 使穩(wěn)定性變壞。增大積分時(shí)間有利于減小靜差，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但積分作用太 強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩

19、。增大微分時(shí)間可以減小超調(diào)量，克 服振蕩， 使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高， 同時(shí)有利于加快系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度， 減少調(diào)整時(shí)間， 從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但是系統(tǒng)對(duì)抗擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感 的響應(yīng)。具體步驟如下：（1）首先只整定比例部分，即將比例系數(shù)由小變大，并觀察響應(yīng)的系統(tǒng)響 應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則必須加入 積分環(huán)節(jié)。（3）若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但是動(dòng)態(tài)過程反復(fù)調(diào)整仍不能滿 足要求，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。5、設(shè)計(jì)軟件部分（1）根據(jù)確定的算法流程圖，分別編寫主程序和各模塊程序。編程時(shí)盡量 利用已

20、有的子程序，以減少工作量。對(duì)于程序的編寫，需要說明以下幾點(diǎn)： 編程語言一般都采用匯編語言，匯編語言具有執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少的 特點(diǎn)，適合用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。 在程序設(shè)計(jì)過程中，完成預(yù)定的功能是最基本、最重要的任務(wù)，但同時(shí)還 必須貫徹可靠性設(shè)計(jì)的原則， 例如采取必要的抗干擾措施數(shù)字濾波、 軟件陷 阱等。 控制算法是微機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容， 要根據(jù)被控制對(duì)象的特 性，合理選擇控制算法，以達(dá)到所要求的控制精度。 對(duì)于存儲(chǔ)器空間的使用應(yīng)統(tǒng)一安排。 對(duì)于各個(gè)程序模塊，要首先畫出程序算法流程圖，說明其功能，以便于編 寫子程序時(shí)明確各程序模塊的入口、出口參數(shù)和對(duì)內(nèi)部寄存器的占用情況。 對(duì)于程序中的

21、指令應(yīng)有必要的注釋，以便于閱讀與使用。 主程序和各模塊程序的設(shè)計(jì)完成后，連接成為一個(gè)完整的程序。最后對(duì)于 整個(gè)程序作詳細(xì)的說明，內(nèi)容包括占用內(nèi)部資源情況、存儲(chǔ)器分配情況、標(biāo)志的 定義以與程序啟動(dòng)方法等。（2）主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖和程序編制圖2.4主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖主程序如下：1 50H;當(dāng)前檢測(cè)溫度（高位）2 1+1;當(dāng)前檢測(cè)溫度（低位）152H;預(yù)置溫度（高位）53H;預(yù)置溫度（低位）00HT100T10F01：54HT100+1T100+257H1+178H.500H ， 00H ，；5058H0000H000030H，#59HF0，#01H 0， #0B0H 0，#

22、3 R7，#150 0；溫度碼顯示緩沖區(qū)（百位）；溫度碼顯示緩沖區(qū)（十位）；溫度碼顯示緩沖區(qū)（個(gè)位）；溫度二進(jìn)制碼顯示緩沖區(qū)（高位）；溫度二進(jìn)制碼顯示緩沖區(qū)（低位） 0809 通道 0 的端口地址 ；報(bào)警允許標(biāo)志00H ， 00H ， 00H ， 00H ， 00H ， 單元初始化 （清零 ）；轉(zhuǎn)主程序；轉(zhuǎn) T0 中斷服務(wù)子程序；設(shè)堆棧標(biāo)志；報(bào)警標(biāo)志清零；定時(shí)器 0 初始化（方式 1 ）；定時(shí)器 100 定時(shí)常數(shù)；置 15s 軟計(jì)數(shù)器初值；允許定時(shí)器 0 中斷 ；開中斷；啟動(dòng)定時(shí)器 0；調(diào)鍵盤管理子程序；調(diào)用顯示子程序1定時(shí)器 0 中斷服務(wù)子程序0：00H ，0：0， #00，#3 R7， R

23、7，#150；重置定時(shí)器 0 初值； 15s 到否，不到返回；重置軟計(jì)數(shù)器初值；溫度檢測(cè)；當(dāng)前溫度送到顯示緩沖區(qū)；顯示當(dāng)前溫度；溫度控制；溫度越限報(bào)警(3) 溫度軟件控制流程圖如圖3-3所示。圖中為誤差，1為上一次的誤差，2為誤差的累計(jì)和，是控制量，可控硅控制角久=05,a=0導(dǎo)通角最大，a= 5導(dǎo)通角為零。控制電路采用可控硅來實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅和電路電阻絲串接在交流220V市電回路中，單片機(jī)信號(hào)通過光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由端口 的高低電平來控制可控硅的導(dǎo)通與斷幵，從而控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。初始化控制步數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)Poi nt初始化ek, ek1, ek2, uk,求q0,

24、 q1, q2初始化系統(tǒng)，輸出希望值st art畫希望值曲線圖2.5溫度軟件控制流程圖(4)仿真10s，被控對(duì)象為:米用仿真，通過模塊實(shí)現(xiàn)控制算示。設(shè)米樣時(shí)間10sG(s) e130s得到P、控制的仿真曲線如下:圖2.7 P控制30110,此時(shí) 3建立的仿真1.510.5050100150200圖2.8控制30110,此時(shí)2.7積分時(shí)間33.3,1.510.50050100150200圖2.9控制30110,此時(shí)3.6,積分時(shí)間為33.3，微分時(shí)間為3三、模糊溫度控制器的仿真為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的鍋爐溫度模糊控制器的性能，并在仿真過程中與時(shí)調(diào)整模糊控制器的控制規(guī)則和各項(xiàng)參數(shù)，筆者利用軟件進(jìn)行仿真研究

25、.本次設(shè)計(jì)利用 和圖形化工具平臺(tái)，對(duì)爐溫控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化模糊控制設(shè)計(jì)與仿的.在進(jìn)行爐溫 控制系統(tǒng)的仿真之前，必須建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型.通常采用階躍響應(yīng)法來獲 得對(duì)象的特性.通過在電阻爐加熱裝置上反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)取階躍響應(yīng)曲線，利用 測(cè)得的數(shù)據(jù)可以建立鍋爐溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型，近似等效為帶純滯后的一階對(duì)象G ( s) T + 415 15 si + 80s在進(jìn)行模糊控制仿真時(shí)，首先利用的模糊邏輯工具箱建立爐溫模糊控制器，然后在 2環(huán)境下把模糊控制器加載進(jìn)相應(yīng)模塊，進(jìn)行仿真.模糊控制器的封裝以與階躍響 應(yīng)曲線分別如圖2,圖3所示.由圖3可知，采用模糊控制不僅調(diào)節(jié)時(shí)間短，系統(tǒng)響應(yīng)加快，而且在超調(diào)量和抗干擾 能力方面均優(yōu)于P控制器，具有更好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度四 結(jié)語模糊溫度控制系統(tǒng)對(duì)無法取得數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)模型相當(dāng)粗糙的系統(tǒng)可以取得 滿意的控制效果 .與傳統(tǒng)的 P 溫度控制系統(tǒng)相比 ,該系統(tǒng)具有控制精度高、 速度快、 控制質(zhì)量可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn) ,大大提高了控制質(zhì)量與自動(dòng)化水平。 工