基于模糊控制算法的温度控制系统的设计

本科生毕业论文(设计)

调研报告

题目：基于模糊控制算法的

温度控制系统的设计学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

完成时间：年月日

基于模糊控制算法的温度控制系统的设计

一、主要目标任务：

综合运用所学知识，如《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《自动控制原理》、《微机原理》、《单片机原理与应用》，设计一个基于模糊控制算法的温度控制系统。

1）对以前所学知识进行系统的复习，全面的综合并将其联贯。

2）学会了独立的分析和解决问题和进行相关社会调查的能力

3）学会了查阅文献的方法和培养查阅文献的良好习惯。

4）提高专业相关外文的阅读、翻译能力。提高专业英语水平。

5）提高编写程序的水平，优化软件结构。提高电脑绘图水平。

二、技术性能指标：

1）温度控制在0~100度（水温），误差为±0.5。C。

2）恒温控制。

3）LED实时显示系统温度。并通过键盘输入给定温度

三、简要工作原理

以AT89C51单片机为模糊控制器，结合温度传感变送器，A/D转换器、LED显示器、静态电子开关等，设计出一个基于模糊控制算法的温度控制系统。

在系统中，温度传感变送器获得温度的感应电压，转变成1~5V的标准电压信号，再由A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。单片机将给定电压的A/D转换结果与测量电压的结果相比较，得出偏差量。然后跟据模糊控制算法得出控制量。在执行器中由开关频率较高的静态电子开关完成，采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。

从而调节加热开关的导通时间，以达到控制效果的目的。

四、课题文献综述

1、《动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略》

1）作者：刘向杰、柴天佑、刘红波

2）摘要：基于模糊控制策略给出了锅炉系统新的控制方法。工业锅炉的主要动态包括非线性、非最小相位特征、不稳定性、时滞和负荷干扰，采

用传统控制方法难以实施有效的控制。运用GPE（Gausian partition with

evenly spaced midpoints）模糊控制系统对锅炉对象的主汽压进行研究和

实时控制，模糊控制器能够克服许多干扰因素，产生良好的控制效果，

最后给出了模糊控制同传统方法的比较结果。

3）模糊控制器的应用

本文的线性推理规则表示：IF error is Ej and rate is Rj THEN output is U(i+j)。Ei代表着一个误差模糊，Rj代表一个误差变化率模糊集，U(i+j)代表着一个输出量模糊集。

4）实施结果

上述控制策略用于现场实际对象，尽管现场运行存在很大的干扰，主

汽压仍然显示良好的跟踪效果。可以看出其的主要特征是强干扰及动态变化模糊控制器能够克服许多干扰素，显示了强鲁棒性并产生了良好的控制效果。

2、《模糊控制在水厂混凝投药系统中的应用》

1）作者：王强、周建萍

2）摘要：针对给水平混凝剂投放控制系统中存在的非线性、时滞性和模糊性等问题，结合工程实例提出了模糊控制的思想，介绍了混淆是非凝模糊控制系统的组成，说明了混凝模糊控制器的设计方法。

3）混凝投药控制模糊系统的设计

输入E和输出U的论域分别分为7个和9个等级。对于浊度E和输出输出控制U取模糊语言值均为：

{PB（正大）、PS（正小）、ZO（零）、NS（负小）、NB（负大）}

可以得出基于手动操作人员长期积累的经验和专家的有关知识确定混凝控制的规则库，它包含以下5条规则。

若E为NB则U为PB；

若E为NS则U为PS；

若E为ZO则U为ZO；

若E为PS则U为NS；

若E为PB则U为NB；

4）结束语：

混凝模糊控制是总结熟练操作人员专家的经验形成控制规则而实施控制的一种先进方法。这种控制系统运行至今，工作稳定可靠，动态性能好。它有效地克服了传统控制方法中过程复杂、结果不准确、对变化及干扰适应和抑制能力差等不足之处。

3、《单片机在退火炉炉温模糊控制中的应用》

1）作者：周景振

2）摘要：讨论了利用模糊控制技术设计的单片机模糊炉温控制系统，并将其应用于退火炉炉温控制上。试验表明，这种控制系统比传统的PID调节控制系统精度高、速度快

3）制器的设计

考虑到退火炉炉温具有非线性、时变等特点，单片机模糊炉温控制器采用模糊控制理论，通过总结操作人员对过程的操作和控制的经验，用模糊条件语句构成控制规则，采用极大极小合成运算原理，从而得到一个模糊炉温控制模型。模糊控制器的控制步骤大体分三步：精确量模糊化、模糊推理、解模糊。

4）模糊控制规则推理

在单片机模糊炉温控制系统中，采用If Ai and Bi Then Ci为模糊控制规则。其中，Ai为误差模糊子集，Bi为误差变化模糊子集，Ci为输出量模糊子集。

为了充分利用模糊控制量向量所取得的信息，本控制器系统采用加权平均法将模糊控制向量转化为精确控制向量。

4、《分户热计量供热系统中的分户温度模糊控制》

1）作者：刘曼兰，王可崇

2）摘要：房间温度控制是典型的时变迟滞系统，用常规PID控制方式很难实现有效控制，而常规FUZZY控制因其稳态性能不佳，又不能满足某些分户热计量供热系统中的分户智能温控装置对室内热环境实现智能控制的稳态温差不超过±1℃的要求。笔者设计出了一种行为自校正模糊控制器，应用到某分户热计量供热系统中的分户智能温控装置中，通过

MATLAB仿真结果表明：该行为自校正模糊控制器的性能优于常规FUZZY控制器和PID控制器。

3）行为自校正模糊控制器的基本原理

对于一个已经设计好的经典模糊控制器，由于其控制规则不够完善，则在某些情况下，当系统的内部参数发生较大变化时，其控制效果往往

不佳。若在该模糊控制器的基础上，再增加一个性能测量环节，一个控

制量校正环节，所得到的校正量与原模糊控制器输出的控制量叠加在一

起，形成新的控制量，这样就能实现对原控制量的校正，这就相当于对

原控制规则进行了修改，从而构成一种改进的行为自校正模糊控制器。

4）结果分析

行为自校正模糊控制既克服了PID控制对系统参数适应能力差的弱点，又克服经典模糊控制稳态误差比较大的缺点。行为自校正模糊控制

比PID控制有更强的鲁棒性，比经典模糊控制有更小的稳态误差。而且

其控制效果完全满足某分户热计量供热系统中的分户智能温度控制系统

所提出的控制性能指标。

但该行为自校正模糊控制器没有解决因模糊量化取整运算而引起的量化误差和调节死区的问题。因此在稳态阶段，仍有一定的稳态误差，

甚至可能会有稳态颤振现象。笔者认为如果对E，EC，U，P都不采用模

糊量化取整运算，而是采用模糊数模型在线插值的方法，则能从本质上

消除这种稳态误差。

5、《挖掘机液压系统模糊控制方法的研究》

1）作者：李克杰

2）液压系统控制的基本内容

液压系统是挖掘机实现各种运动和进行自动控制的基础。从某种意义上来讲，液压系统的性能决定着挖掘机的质量与工作效率。现代挖掘机能够根据工作环境和作业条件，自动实现分功率的变量与全功率变量，以保证任何情况下发动机均不超载，使发动机运行平稳且功率得到充分利用；还应设置减速系统（Auto Slow）和负控制系统（Negative Control），以便当其工作装置不动作时，使发动机油门自动减小，并使液压泵排量减至最小以节省能量。根据挖掘机工况变化大而快这一特点，为有效利用以动机功率，且保证安全，正常作业，现代挖掘机控制系统应具有下列功能：

（1）速度传感检查发动机转速是否在输出范围内，并控制液压泵驱动扭矩使二者匹配及防止发动机熄火。

（2）流量分配控制为实现工作装置的联合动作，需对每执行元件（如斗杆液压缸、铲斗液压缸等）提供不同的压力和流量。当液压系统只有一台主泵时，通过流量分配控制使各执行元件同时动作，满足不同作业的要求。

（3）行走马达控制设置高速、中速、低速行走自动选择系统，实现机器行走随外载荷变化自动无级调速，使行走速度与操纵手柄原位置相对应。

（4）预热在液压油温低于某一界线时，发动机转速自动增高，液压磁流

量即随之增加，液压系统很快被加热。

（5）突发增力对主溢流阀施以背压，使系统溢流额定压力上升，短时间

提高作业功率。

以上功率的实现，多与对液压系统的控制有关。

由于液压系统的信息具有模糊性、不确定性和偶然性，分析和实践表明，模糊控制非常适用这一类系统控制。

3）液压系统模糊控制

模糊控制系统的核心是模糊控制器，由模糊化、模糊推理、模糊判决（反模糊化）三部分组成，模糊控制工作原理见图1，其中虑线部分表示模糊控制器；e、ec分别表示实测值与设定值的偏差及偏差变化率；E，EC为模糊化的偏差及偏差变化率；u表示模糊控制量，u*为标度变换前的精确量；K1、K2、K3皆为标度变换系数；r、y分别为输入量和输出量。

对于变负载情况的进、回油旁路节流调速液压系统，采用均匀分布的隶属度函数曲线；控制总表生成时，首先将三个语言变量e、ec和u划分为7挡，即用7个模糊子集；正大（PL），正中（PM）、正小（PS）、零（ZO）、负小（NS）、负中（NM）、负大（NL）表示。e、ec相应于各模糊子集的取值，即为隶属度。它表示某一确定量对模糊子集的隶属程度。

控制规则确定了输入e和ec与输出u之间的某种关系，是由“F..THEN.”的条件语句来描述的：IF e is A AMD (or) ec is B,THEN u is C。

4）外载荷变化使液压泵输出压力在系统溢流阀调节压力范围内变化时，由模糊控制可得到接近发动机额定功率的变化规律，且最大的差值不超过

5%。而一般的工程机械用发动机的扭矩储备系数为1.06--1.14左右。因此，由模糊控制委动机自身特性的结合，完全可以使发动机稳定正常的工作。

6、《热电阻在烟叶初烤炕房温度控制中的应用》

1）作者：高明远

2）摘要：

以炕房温度工艺要求为例，介绍了以单片机为核心、以Cu50为传感器的温度控制装置。实践证明温度测量电路新颖、测量比较精确，装置控制性能良好。

3）硬件设计

本系统选用AT89C51作为CPU。根据本系统的测量精度和控制精度要求，本装置选择了热电阻式传感器Cu50作为测温传感器[3]。Cu50测温范围-50℃~+150℃，工作范围20℃-80℃，线性度好，灵敏度高，价格适中，满足了该系统的技术要求。温度的测量和控制主要取决于温度测量精度，因此，为了保证精度，从硬件采用了三个方面的措施：第一，测量中传感器的连接采用新的三线制方法[1]，补偿由导线引起的误差；第二，选用高精度低漂移运算放大器OP07作为运算放大的电路，第三，测量电路采用恒流源供电。A/D转换器选用常用的ADC1005CMOS10位A/D转换器，即可满足技术要求。该芯片总的非调整误差为±1LSB，输出电平与TTL电平兼容，单电源+5V供电，模拟量输入范围为0-5V[4]。有三个输出通道：一个报警电路，二个电机驱动电路分别控制风门电机的正反转。

为了提高系统的抗干扰能力，驱动电路采用交流固态继电器。

温度显示电路：温度值采用数码管显示。为了不再扩展并行接口，利用串

行口的移位寄存器功能，扩展三位静态数码管显示接口电路。报警电路：利用蜂鸣器报警。

4）总结

使用这种补偿方法的热电阻测温电路，测量精度大大提高，实现了高精度的温度测量和控制。同时，该装置在硬件上增加了手动/自动转换功能，软件上增添了抗干扰措施，使其工作更可靠、稳定，使用方便，已被平顶山烟草公司宝丰县分公司的使用所证明。

7、《在预测领域中应用模糊控制的研究》

1）作者：张昊、郁滨、吴捷

2）摘要

预测问题在科学技术领域中有着广泛的应用背景.提出了将基于误差反馈和专家经验的闭环模糊控制引入预测系统，用于修正预测输出、提高预测精度和鲁棒性的设想.以电力负荷预测为背景，进行了一系列实验研究，结果证明在预测领域中应用模糊控制是有效的，从而为其它控制方法在预测领域的应用研究开辟了前景。

3）引言

预测可以帮助人们认识并揭示事物的发展规律、提供关于未来的信息，使得人们当前的行为有所依据，因此预测技术越来越受到重视。60年代发展起来的预测学，现已广泛应用于国民经济各部门以及社会、科技、军事、政治等领域，成为管理决策不可缺少的重要组成部分.在各类预测方法的研究中，提高预测精度是一个主要目标.稍迟于预测学的发展，L A Zadeh于60年代中期创立了模糊集理论.随后，经E H Mamdani等许多学者的努力，模糊控制已逐渐发展成为解决传统方法无法解决的控制和系统问题的途径。应用模糊理论进行电力负荷预测的研究在国外已经开始。但迄今为止，尚没有将模糊控制或其它控制方法应用于预测领域的研究。理论界研究较多的函数映射逼近问题，也与闭环控制无关。本文研究的核心就是将两者有机地结合起来，达到提高预测系统精度的目的。

4）结束语

本文研究了将模糊控制引入预测领域的问题.引入误差反馈控制的预测系统具有闭环结构.加入了模糊控制修正机制的预测系统，在负荷预测的实验中表现得更为精确，且对于扰动具有鲁棒性.传统预测算法的STLF 误差均高达10―20%甚至更高，因而无法实用，本文的实验结果已达到了国际同类系统的水平［11］，其应用价值明显.目前正在研究可适用于多频预测的、具有自学习能力的模糊控制算法.推广而言，该项研究更重要的意义在于为各类现代控制方法，特别是“无模型的”自适应模糊控制方法，在预测领域(或非线性映射逼近问题)中的应用开辟了广阔的前景。

8、《模糊控制的系统化设计和稳定性分析》

1）作者：张金明、李人厚

2）摘要

给出了一种模糊控制系统的系统化设计方法，它采用一组局部T-S模糊模型来表示模糊系统，对每个局部模型，利用状态反馈进行控制器设计，最后给出了全局模糊系统的稳定性分析.通过对一个典型的非线性球-棒控制系统的仿真研究，表明该方法是有效的，它的性能指标优于现有文献的结果。

3）模糊系统稳定性分析

从上节的模糊控制器设计中，可以看到，首先，利用局部反馈和极点配置技术，保证每个局部T-S模糊模型是稳定的.然后，用这些局部模型构成一个模糊系统.当然，一般而言，局部稳定不能保证全局稳定.因此，我们必须对设计的模糊系统进行稳定性分析，否则，难于保证全局模糊系统的稳定性。

9、《模糊控制在真空烧结炉炉温控制中的应用》

1）作者：张国德

2）摘要：针对真空烧结炉的特点，提出了模糊控制算法，给出了以单片机为核心的炉温模糊控制系统。

4）温度模糊控制

模糊控制器是模糊控制系统的核心，模糊控制器是一种利用专家知识和操作者经验设计的专家控制系统，设计时不用数学解析模型来描述受控系统的特性。在本温度控制系统设计中，采用二维模糊控制器，把加热操作量作为输出变量。在模糊控制过程中，同时把偏差和偏差的变化率作为模糊输入量，这种方法不仅能保证系统控制的稳定性，而且还可减少超调量和振荡现象。根据受控系统的实际情况，确定输入变量的测量范围和输出变量的控制作用范围，以确定每个变量的论域，Ke、Kec和Ku分别为输入和输出变量的量化因子和比例因子。先经限幅处理，再经量化处理就得到了E和EC。根据当前已求得的E和EC，直接查询模糊控制表就获得控制量的变化值ΔU，将该变化值ΔU乘以比例因子Ku，即可得到当前的实际控制量增量Δu。再将该增量和前

一采样时刻的实际控制量相加，就得到目前应实施的控制动作，即uk=uk-1+Ku·ΔU，其模糊控制程序框图如图3所示。

在单片机中对输入的模糊量进行模糊推理，须将所有描述控制过程的控制规则存储在单片机的EPROM中。把专家知识和现场经验转换为用语言表达的模糊控制规则，即设计控制规则库。本系统中，偏差E、偏差变化率EC和控制量的变化的模糊子集定义为

E=｛NB，NM，NS，NO，P0，PS，PM，PB｝

EC=｛NB，NM，NS，0，PS，PM，PB｝

ΔU=｛NB，NM，NS，0，PS，PM，PB｝

P、N分别表示正、负，B、M、S分别表示大、中、小。

建立模糊控制规则表的基本思想，以偏差为负的情况说明。当偏差为负大时，若偏差变化为负，表明此时偏差有增大的趋势，为尽快消除已有的负大偏差并抑制偏差进一步增大，所以控制量的变化取正大。当偏差为负而偏差变化为正时，系统本身已有减少偏差的趋势，所以为尽快消除偏差且又不超调，应取较小的控制量。故当偏差为负大且偏差变化为正小时，控制量的变化取为正中。若偏差变化为正大或正中时，控制量不宜增加，否则将会造成较大的超调，出现正偏差，因此这时的控制量变化取为0级。

当偏差为负中时，控制量的变化应该使偏差尽快消除，基于这种原则，控制量的变化选择同偏差为负大时相同。当偏差为负小时，系统接近稳态。

若偏差变化为负时，选取控制量变化为正中，以抑制偏差往负方向变化；

若偏差变化为正，系统本身有消除负小偏差的趋势，选取控制量变化为正小即可。可见选取控制量变化的原则是：当偏差大或较大时，选择控制量

的大小以尽快消除偏差为主；而当偏差较小时，选择控制量要注意防止超调，以使系统稳定为主要出发点。

为节省内存，提高单片机应用系统的工作速度，实现有效的实时控制，根据隶属函数和模糊控制规则表离线计算对应的模糊控制表（即查询表），并将该表内置在应用软件的EPROM表中，供实时控制过程使用。在实际控制时，模糊控制器首先把输入量量化到输入量的语言变量论域中，再根据量化的结果去查表求出控制量，这样可大大提高模糊控制的实时效果，节省内存空间。

5）结束语

以89C51单片机为核心的真空烧结炉温度模糊控制系统，实时性好、节省内存、精度高、功能强、使用方便，极大地改善了系统的动态与静态特性，温度均匀度不超过±3℃,控温精度高过±1℃,经处理的材料（工件）表面光亮、无氧化、质量可靠、工艺稳定。

10、《A dynamic fuzzy model for a drum-boiler-turbine system》

1）Author:Hacene Habbi,Mimoun Zelmat Belkaem Ould Bouamama

2）Abstact:

A nonlinear dynamic fuzzy model for natural circulation drum-boiler-turbine is

presented. The model is derived from Astrom-Bell nonlinear dynamic system and describes the complicated dynamics of the physical plant. It is shown that the dynamic fuzzy model gives exalete linearizations of the nonlinear dynamic system.

This closeness is illustrated by simulation in various conditions.

3）The proposed dynamic fuzzy model

On of the most important applications of fuzzy rule-based systems is system modeling. The Takagi-Sugeno-Kang fuzzy model, which is referred as to TSK fuzzy model has recently found wide applicability in fuzzy model-based control, in particular for the case of complex systems. The reason for this is that its consequence part is an affine dynamic model rather than a fuzzy set or constant value.

In regard to the complexity of the boiler-turbine dynamics described by the nonlinear model, and in attempt to find a simple model structure which can capture in some appropriate sense the key dynamical properties of the physical plant, we investigate in this section the existence and use of the TSK-type fuzzy model in the modeling process of the boiler-turbine dynamics. The dynamic fuzzy model structure and its interpretability issue are then given.

The dynamic TSK fuzzy model is formed by nine IF-THEN logical rules that have a fuzzy antecedent part and a functional consequent part.

Regarding the physics of the boiler-turbine system and its nonlinear model structure, two fuzzy variables are considered in the antecedent part of the TSK fuzzy model, the drum steam pressure and the dynamic of fluid in the system. The consequent part is composed of local dynamic models. The derivation of the plant-rules describing the dynamic behavior of the physical model is based on an approximate reasoning with respect to the plant operating points show in Table. 4) Conclusion

In this paper, a fossil-fuelled nonlinear boiler-turbine dynamic fuzzy model

is presented, The global behavior of the TSKfuzzy model accurately approximates the global behavior of the nonlinear physical model, A theoretical understanding of the proposed model is developed by relating the dynamic TSKfuzzy model with local affine models to dynamic linearization about a time-varyig point, The modeling errors due to the variation of the load point have beer significantly reduced by the use of the fuzzy model instead of the linearized model about the nominal operating point.

The dynamic fuzzy nodel could be useful for applications to model-based control. In addition, from a control engineer perspective the use of local linear models bridges the gap between fuzzy control and conventional control. This way give some improvements in the control of the complex rink-and -swell phenomenon associated with the drum wary level.

5）方案选择论证

方案一

1)硬件组成：PLC、A/D转换器、LED显示器、热电阻、气开开关、燃油

供应子系统。

2)工作原理：在系统中，由分立的热电阻做成测量工具，对温度变量进行

检测，并输出到A/D转换器。A/D转换器将数据进行A/D转换后输出

到PLC。PLC执行模糊控制器的作用，根据给定量与测量量的偏差进

行模糊运算，得出模糊输出量，控制气开开关。气开开关根据PLC的

输出量自动的调节进入燃烧炉内的燃气，从而起到了调节温度的目的。

燃油供应子系统起到了供应燃油的作用。LED显示器用于实时的显示

测量的温度。

1)硬件组成：单片机、A/D转换器、LED显示器、集成的热电偶温度变送

器、静态电子开关、大功率发热器LED显示器。

2)工作原理：由集成的热电偶变送器对系统温度进行检测，并完成信号标

准化、变送功能。单片机执行模糊控制功能、由静态电子开关控制大功

率发热器电源的导通与断开，从而达到控制温度的目的。

3)系统原理框图

1）硬件组成：工控机、集成的热电偶温度变送器、A/D 转换器、LCD 显示器、气开开关、燃料供应子系统。

2）工作原理：在系统中，先由工控机发出波形（此波形为理想控制过程），经A/D 转换后输入到工控机，作为给定量（给定量是变化的）。热电偶温度变送器作为测量工具，对温度变量进行检测，并输出到A/D 转换器。A/D 转换后输出到工控机。工控机利用模糊算法，根据给定量与测量量的偏差进行模糊运算，得出模糊输出量，控制气开开关的开启程度，自动的调节进入燃烧炉内的燃气，从而起到了调节温度的目的。燃油供应子系统3论证分析：

1）每个方案都采用了不同的处理器，方案一用PLC 为模糊控制器，在进行A/D 、D/A 转换和LED 显示时出现许多难题，如引脚不够用，数据并行输出困难、及内部编程复杂等诸多不便。而方案二和方案三采用了单片机及工控机能够很好的解决上述问题。

2）方案一采用的是分立的热电偶，还要经过处理制作成测量工具，在测量精度及抗干扰性等都不能满足要求。而方案二、三采用的是集成的热电偶温度变送器，具有冷端温度补偿、零点调整、零点迁移、量程调整以及线性化等重功能。只要进行稍许的调整即可很好的完成任务。

3）方案一和方案二都采用了价格便宜的LED 显示器，而方案三采用了相对昂贵的LCD 显示器。虽然LCD 显示器很中看，还可以多行显示，但本系统中只要求实时显示温度即可，所以LED 显示器是一个不错的选择。

4）方案二采用了模拟的PWM变换的方法，较其它两种方案可以减少一个D/A转换器，节约了成本。

5）方案一和三采用燃料作为能量供应，而方案二采用电能。方案二既可以减少装配燃油子系统所用的成本，还可以去的掉因为燃料的燃烧所

造成的大气污染，保护环境。

综上所述：方案二是无论是从经济方面、科学性还是从实现的容易程

度、环境保护上都优于其它两个方案，不失为最佳的选择。

最终方案论述：很显然，方案二较其它两种方案相比无论在经济上和实现容易程度上都要好。同时三种方案都存在着同一个问题，那就是在其内部怎么进行模糊运算。由于模糊运算是基于模糊数学的一种新型控制方法，其运算包括模糊化、模糊推理、解模糊等过程，而且还有很多的矩阵运算，而这些运算对于单片机、或者PLC以及工控机来说都要用很复杂的编程才能实现。

在现今的模糊控制系统中，有这样的一种方法可以很好的解决这个问题，即在离线时通过Matlabe将其运算做好，留给处理机要完成的就只有查表了。

这种方法能够很好的完成模糊控制过程中大量的运算的问题，减少了编程的难度和处理机做这些运算所花费的时间。

方案二在实行控制的时候不像其它方案采用D/A转换后再控制气开开关的方法，而是直接外接一个静态电子开关，通过内部改变定时器的中断时间来调节一个周期内电子开关的导通和断开时间。这样既节省了材料也可以很大程度上减少硬件电路的结构。

综上所述方案二有如下的特点：

1）在完成所要求的任务的基础之上还有着结构简单、明了的特点，很容易实现，而且在一定的程度上节约成本。

2）由于采用了离线的方法进行模糊运算，很大程度上的减少了编程的麻烦，实现起来较容易。

3）采用了无污染能源，保护环境。同时也省去了为建造燃料供应子系统的费用，节约了成本。

4）采用了模拟的PWM变换，和静态电子开关。可以将采样频率提高到很多的水平，使控制结果更准确，效果更好。

6）参考文献

a)单片机原理及其应用…………………………………………………张俊谟

b)计算机控制系统………………………………………………吴坚、黄玉清

c)过程控制系统………………………………………………邵裕森、戴先中

d)PIC单片机原理及应用……………………………………………李克勤等

e)《自动化仪表学报》……………………………………自动化仪表编辑部

f)《自动化学报》…………………………………………自动化学报编辑部

g)微机控制技术……………………………………………湖南省自动化协会

h)模糊控制技术原理及其应用…………………………………刘剑波、柴文

i)《A dynamic fuzzy model for a drum-boiler-turbine system》…………………

………………Hacene Habbi,Mimoun Zelmat Belkaem Ould Bouamama

温度模糊控制实验

温度模糊控制实验（选学） 一、实验目的 1．认识Labview 虚拟仪器在测控电路的应用； 2．通过实验，改变P 的参数，观察对整个温度测控系统的影响； 3．进一步认识固态继电器和温度变送器，了解其工作原理； 4．了解什么是模糊控制理论。 二、预习要点 1．了解模糊控制理论的由来及应用； 2．Labview 虚拟仪器图形软件（本实验指导书附录中对使用环境详细介绍）。 三、实验原理 温度还是通过固态继电器的导通关断来实现加热过程的，控制周期即是一个 加热和冷却周期，PID 调节的实现也是通过这个周期实现的，在远离温度预设值 的时固态继电器在温度控制周期中持续加热（假设导通时间是T），在接近温度 预设值时通过PID 得到的值来控制这一周期内固态继电器的开关时间（假设导通 时间是1/2T）维持温度（假设导通时间是1/4T）。 本实验暂时用的是模糊控制原理中的的比例控制钟摆无限接近的控制理论， 所以温度预设值不能超过（最大温度+实验开始前温度）/2，例如实验开始前温度为25 度，最大为100 度，那么预设最大为62.5 度，当然这样可能几天温度才能被控制好，所以建议温度不超过实验开始温度5 度，同时我们在将来的升级中 会用更好的模糊理论代替现有的较差的控制理论，这里还要指出好的模糊控制理 论在一定程度上比好的PID 控制还要稳定，做的好的模糊控制是经验与理论的最 完美结合。 四、实验项目 用模糊PID 控制水箱温度。 五、实验仪器 ZCK-II 型智能化测控系统。

六、实验步骤及操作说明 1．打开仪器面板上的总电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常； 2．打开仪器面板上的液位电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常； 3，确保贮水箱内有足够的水，参照图2（图见第三章）中阀门位置设置阀门开关，将阀门1、3、5、6 打开，阀门2、4 关闭； 4．参看变频器操作说明书将其设置在手动操作挡； 5．单击控制器RUN 按钮，向加热水箱注水，直到水位接近加热水箱顶部，完全 淹没加热器后单击STOP 按钮结束注水； 6．关闭仪器面板上的液位电源开关，红色指示灯亮起表示系统关闭； 7．打开仪器面板上的加热电源开关，绿色指示灯亮起表示系统正常； 8．打开计算机，启动ZCK-II 型智能化测控系统主程序； 12 9．用鼠标单击温度控制动画图形进入温度控制系统主界面，小组实验无须在个人信息输入框填写身份，直接确定即可； 10．在温度系统控制主界面中，单击采集卡测试图标，进入数据采集卡测试程序。 一切设置确认无误后即可单击启动程序图标，观察温度和电压的变化，也可以单 击冷却中左边的开关按钮进入加热程序，观察温度上升曲线及电流表和电压表变 化，确认传感器正常工作后点击程序结束，等待返回主界面图标出现即可返回温 度控制主界面进入下一步实验。 11．在温度系统控制主界面中，单击传感器标定图标，进入传感器标定程序。本 程序界面基本和数据采集卡测试程序界面基本相同，操作请参照步骤10 进行，一切设置确认无误后即可单击启动程序图标，观察温度和电压的变化，同时用温 度计测量加热箱内水温，并用传感器标定控制图标完成精确标定。标定完成后加 热水箱到30 摄氏左右时程序结束，等待返回主界面图标出现即可返回温度控制主界面进入下一步实验； 12．在温度系统控制主界面中，单击模糊PID 系统图标，进入模糊PID 温度控制系统程序。点击控制参数图标，进入控制参数设定界面，按照参数表4 中的小 组1 给定的预设参数填写。确定返回后点击采集参数图标按照参数表4 中的小组

自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本

自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月

目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献

一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化

被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图

空调自动化控制原理.

空调自动化控制原理说明 自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施，包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上，是楼宇自动化系统节能的重点[1]。由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果不理想。传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因此，空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，而要实现的任务比较复杂，需要有冷、热源的支持。空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制，才能达到节约能源和降低运行费用的目的。以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。 2 空调系统的基本结构及工作原理 空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:

(1) 新风部分 空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。 (2) 空气的净化部分 空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，另外还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。 (3) 空气的热、湿处理部分 对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为空调系统的热、湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器(在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器，简称为空气的汽水加热器)。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器;设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器;设置

温度控制系统设计方案

温度控制系统设计方案 １引言 温度是工业过程控制中主要的被控参数之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制效果直接影响着产品的质量。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同，随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。越来越显示出其优越性。 随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产中，如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理。 鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文就是根据这一思想来展开的。 1.1 系统设计的目的和任务 1.1.1 系统设计的目的 通过本次毕业设计,主要想达到以下目的： 1. 增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2. 掌握单片机的部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片外存贮器、I/O口等。 3. 了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后工作中设计和实现单片机应用系统打下基础。 4. 熟悉闭环控制系统的组成原理及单片机ＰＩＤ算法的实现方法。 1.1.2 系统设计的任务 1．查阅资料，弄清楚所要解决的问题的思路，确定设计方案。 2．系统硬件电路设计。 3．系统相关软件设计。 4．仿真实现温度参数设定、转换、显示等功能。 5．依据对象模型设计控制器参数， 6．系统调试与分析；并依据调试结果予以完善。 1.2毕业设计论文安排 1.论证系统设计方案，设计系统原理图。

温度控制系统设计

温度控制系统设计 目录第一章系统方案论证错误！未指定书签。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。 总体方案设计错误！未指定书签。 温度传感系统错误！未指定书签。温度控制系统及系统电源错误！未指定书签。单片机处理系统(包括数字部分)及温控箱设计错误！未指定书签。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。 算法原理错误！未指定书签。 第二章重要电路设计错误！未指定书签。 温度采集错误！未指定书签。 温度控制错误！未指定书签。 第三章软件流程错误！未指定书签。 基本控制错误！未指定书签。 控制错误！未指定书签。 时间最优的控制流程图错误！未指定书签。第四章系统功能及使用方法错误！未指定书签。 温度控制系统的功能错误！未指定书签。温度控制系统的使用方法错误！未指定书签。 第五章系统测试及结果分析错误！未指定书签。 硬件测试错误！未指定书签。 软件调试错误！未指定书签。 第六章进一步讨论错误！未指定书签。 参考文献错误！未指定书签。 致谢错误！未指定书签。摘要：本文介绍了以单片机为核心的温度控制器的设计，文章结合课题《温度控制系统》，从硬件和软件设计两方面做了较为详尽的阐述。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。 关键词：温度控制系统控制单片机 : . 酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。 : 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。 引言：温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文设计了以单片机为检测控制中心的温度控制系统。温度控制采用改进的数字控制算法，显示采用静态显示。该系统设计结构简单，按要求有以下功能：謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。 () 温度控制范围为°; ()有加热和制冷两种功能()指标要求： 超调量小于°过渡时间小于；静差小于C；温控精度C ()实时显示当前温度值，设定温度值，二者差值和控制量的值。 第一章系统方案论证 总体方案设计薄膜铂电阻将温度转换成电压，经温度采集电路放大、滤波后，送转换器采样、量化，量化后的数据送单片机做进一步处理；厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

温度的模糊控制

目录 第一章摘要 0 1.1设计任务 0 1.2关键词 (1) 第二章温度模糊控制系统 (1) 2.1温度控制系统 (1) 2.2模糊控制 (1) 2.2.1模糊控制的用途 (1) 2.2.2 模糊控制的概述 (2) 2.2.3 模糊控制的基本原理 (3) 2.2.4模糊控制的基本组成 (4) 第三章单回路控制系统 (5) 3.1系统总体设计方案 (5) 3.1.1工艺流程图 (5) 3.1.2方框图工作流程介绍 (5) 3.2硬件设计和器件选择 (6) 3.2.1电气接线图 (6) 3.2.2器件选择 (6) 第四章控制算法选择及参数整定 (7) 4.1 控制算法选择 (7) 4.2 参数整定 (7) 4.2.1 凑试法 (8) 4.2.2 临界比例法 (8) 4.2.3经验法 (8) 4.3 MATLAB仿真 (9) 第五章系统软件设计 (11) 5.1控制器介绍 (11) 5.2控制器面板说明 (12) 5.3调节器参数设置： (12) 第六章心得体会 (13) 第七章参考文献 (13) 第一章摘要 1.1设计任务 本课程设计的任务是设计一个温度模糊控制系统；确定设计方案，选择检测变送器、控制器、执行器，确定控制器算法，并进行参数整定，以提高综合运用有关专业知识的能力

和实际动手能力。 1.设计组成单回路控制系统的各部分，画出总体框图； 2.能根据单回路温度定值控制系统的特点，确定控制方案； 3.根据所确定的设计方案进行仪表选择、控制器选择、执行器选择； 4.合理设计模糊控制器。 5.系统仿真运行 1.2关键词 关键词：温度控制，模糊控制，单回路控制系统 第二章温度模糊控制系统 2.1温度控制系统 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 2.2模糊控制 2.2.1模糊控制的用途 自从电子计算机诞生以来,人们就希望计算机能具有智能并取代人进行智能活动。因此

自动控制系统概要设计

目录 1引言 (3) 1.1编写目的 (3) 1.2背景 (3) 1.3技术简介 (4) https://www.wendangku.net/doc/f66535367.html,简介 (4) 1.3.2SQL Server2008简介 (5) 1.3.3Visual Studio2010简介 (5) 1.4参考资料 (6) 2总体设计 (8) 2.1需求规定 (8) 2.2运行环境 (8) 2.3数据库设计 (8) 2.3.1数据库的需求分析 (9) 2.3.2数据流图的设计 (9) 2.3.3数据库连接机制 (10) 2.4结构 (11) 2.5功能需求与程序的关系 (11) 3接口设计 (12) 3.1用户接口 (12) 3.2外部接口............................................................................................错误！未定义书签。 3.3内部接口............................................................................................错误！未定义书签。4运行设计.....................................错误！未定义书签。 4.1运行模块组合....................................................................................错误！未定义书签。 4.2运行控制............................................................................................错误！未定义书签。 4.3运行时间............................................................................................错误！未定义书签。5测试 (13)

空调自控系统方案设计(江森自控)

沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目 HVAC暖通空调自控系统 技术方案设计书

一. 总体设计方案 根据用户对项目要求，并结合沈阳建筑智能化建筑现状，沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目是屹今为止整个沈阳所有建筑物厂区当中智能化程度要求较高的。沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设备。 ？如何将这些暖通空调机电设备有机的结合起来，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益； ？如何能够使这些暖通空调机电设备经济的运行，既能够节能，又能满足工作要求，并在运行中尽快的将效益体现出来； ？如何提高综合物业管理综合水平，将现代化的的计算机技术应用到管理上提高效率。 这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。 沈阳利源轨道交通装备有限公司暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括下列子系统： 冷站系统 空调机组系统 本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依据沈阳利源轨道交通设备有限公司暖通空调自控系统项目的设计要求配置的，主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。 1.1冷站系统 （1）控制设备内容 根据项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设备进行监控：监控设备监控内容 冷却水塔（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态。 冷却水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态、水流开关状态； 冷却水供回水管路供水温度、回水温度， 冷水机组（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态； 冷冻水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手 自动状态、水流开关状态； 冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量； 分集水器分水器压力、集水器压力、压差旁通 阀调节； 膨胀水箱高、低液位检测； 有关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。 （2）控制说明 本自控系统针对冷站主要监控功能如下： 监控内容控制方法 冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空 调实际所需冷负荷量。 机组台数控制根据建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节 能目的。 独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*(T1-T2) T1＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度， M＝分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。 机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻 水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组， 关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷 却塔风机、蝶阀。 冷却水温度控制根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数，并且自

温度控制系统设计

温度控制系统设计

摘要 温度控制是工业对象中主要的控制参数之一，其控制系统本身的动态特性属于一阶纯滞后环节，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。以8031单片机为核心，采用温度变送器桥路和固态继电器控温电路，实现对电炉温度的自动控制。该控制系统具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。电阻炉炉温控制系统的控制过程是：单片机定时对炉温进行检测，经A/D 转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。 关键词：电炉温度控制系统ADC0809AD转换器

目录 1 控制方案总述1 2 硬件电路设计1 2.1 温度检测和变送器部分2 2.2 接口电路3 2.2.1 主要特性3 2.2.2 部结构3 2.2.3 外部特性（引脚功能）4 2.3 接口电路6 3 软件设计7 3.1 主程序7 3.2 T0中断服务程序8 3.3 子程序10 3.3.1采样子程序SAMP10 3.3.2 数字滤波子程序FILTER11 3.3.3积分分离PID控制算法的程序设计12 4 基于MATLAB仿真被控对象13 5 结果分析15 设计小结17 参考文献18 附录19

温度控制系统设计 1 控制方案总述 随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，利用单片机来改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温围缩小。 采用AT80C51为核心，结合温度传感器热电偶和AD转换器来监测被控温度数据，并把数据传递给单片机同时显示实时数据。同时键盘会给与要求的控制温度大小供单片机把其和测量温度进行比较处理，从而控制执行系统的开关量的通断状态，达到温度检测、赋值和控制的作用。其系统结构框图如图1所示： 2 硬件电路设计

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

液位自动控制系统设计与调试

液位自动控制系统设计 与调试 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

课程设计 2016年6月17日

电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

温度控制系统的设计

<<温度控制系统的设计>> 课程设计报告 题目： 专业： 年级： 学号： 学生姓名： 联系电话： 完成日期： 2014年 12月 15日

摘要 利用AT89C51单片机，温度传感器DS18B20，报警器，数码管等元件，制作温度控制系统硬件电路，设计系统的软件，实现对温度的有效控制。并经过反复的模拟运行、调试,修改简化了软件系统，系统达到温度检测精度1度的要求，具有控制简便、组态简单、和操作灵活等优点。 关键词：单片机；温度传感器；温度控制 ABSTRACT Use AT89C51 microcontroller, a temperature sensor DS18B20, alarm, digital tube and other components, making the temperature control system hardware circuit design of the system software, to achieve effective control of the temperature. And after repeated simulation run, debug, modify simplifies software system, the system reaches the temperature detection accuracy of 1 degree, with a simple control, simple configuration, and flexible operation. Key Words:MCU;temperature sensor;Temperature control.

太阳能热水器自动温度控制器设计_王彤

接启动一个拨号服务器。然后,在计算机B 中的pc Anywhere 软件中启动一个通过拨号连接的Clinet (客户端),拨通计算机A ,建立起连 接以后,就可以进行通信了 。 图1被控端计算机的屏幕显示在主控端上 图2主控端搜索被控端计算机A 图3在计算机C 中渐入A 的IP 地址 当需要多台计算机终端进行协同交互时,(比如有三台计算机A ,B ,C )。首先启动A 为Host ,B 为Clinet ,建立A 和B 的连接,在重新启动一个计算机B 上的pc Anywhere 被设为Host ,C 为Clinet 。建立C 与B 的hos t 之间的联系。这样A ,B ,C 三台计算机上同时显示计算机A 屏幕上的内容,三台计算机之间即可进行交互工作。 5总　结 综上所述,远程监控技术随着Internet 的不断发展而得到广泛应用,同时,随着控制、计算机、通信及网络技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖控制应用的现场设备、控制及管理的各个层次。信息技术的飞速发展,引发了自动化结构的深刻变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统。目前在过程自动化、制造自动化、楼宇、家庭及交通等领域得到了广泛的应用。 值得提出的是近年来,随着远程控制技术发展的日趋成熟,黑客技术也在不断发展,对网络安全造成了极大的威胁,黑客的主要攻击手段之一,就是使用远程控制技术,渗透到对方的主机系统里。从而实现远程操作目标主机。其破坏力之大,决不容忽视的。因此,我们必须加强安全意识,合理安全的应用远程控制技术。 参　考　文　献 [1]何牧泓.轻松玩转远程控制.重庆出版社,2002. [2]崔彦锋,许小荣.VB 网络与远程控制编程实例教程.北京希望出版社, 2002.[3]王　达.计算机网络远程控制.清华大学出版社,2003.作者简介:樊丽萍,女,硕士研究生,研究方向:计算机控制及应用,通信地址:大连铁道学院303#(116028)E -mail :xiao fanshi wo @https://www.wendangku.net/doc/f66535367.html, ;袁爱进,男,研究生导师,研究方向:现场总线技术。作者注:辽宁省教育厅重大项目“工业现场智能化设备的嵌入式软件构件平台研究” 文章编号:1671-1041(2004)05-0029-02 太阳能热水器自动温度控制器设计 王　彤 (丹东电子研究设计院有限责任公司,辽宁丹东118000) 摘要:介绍了太阳能热水器的自动控制器的功能和组成,阐述了控制系统的 工作原理,硬件和软件设计及相关技术问题,实际应用表明该系统可靠性高、操作简单,具有良好的经济和社会效益。关键词:自动控制;单片机中图分类号:T P273　文献标识码:A The design of automatic temperature controller of solar heater W ANG Tong (Dandong Electronic research &Design institute Co .,Ltd .Dandong 118000China ) Ab stract :Fu nctio n an d co mpo sitio n o f au to matic temp era tu re co ntr olle r of so la r h e ate r a re in trod uce d in th is p a pe r .Also d escribe s t he wo rk p rinciple o f th e co nt rol syste m ,t he ha rd wa re d esign ,t he sof twa re d esig n a nd corre lative t ech niq ue pro b -le m .Th e pra ctical a p plica tion h a s sh ow n th at th is system is o f go od re lia blity a nd e as y op e ratio n ,a n d sig nifican t eco no mic an d so cia l be n efit .Ke y Wo rds :a u toma tic con tro l ;sin gle -chip micr ocomp u ter 收稿日期:2004-04-23　电子邮件来稿 目前,市场上销售的太阳能热水器大多没有自动控制功能,使用 起来不灵活方便,为此,为太阳能热水器加装自动控制功能,具有广泛的市场。 1自动控制系统技术要求 (1)设定温度的范围为25℃至65℃。 (2)输入信号为水温传感器产生的温度信号;水位传感器产生的水量信号。 (3)输出信号为控制水温电信号(控制加热电热管)和控制水流量调节阀信号(控制加水电磁阀)。 (4)配有输入功能键盘:完成自动/手动、手动加水键、手动加热键、温度设定键、水位档选择键。 (5)具有两位LED 数码显示电路,显示温度设定值、实际温度测量值,六个发光二极管指示六档水位(10%、30%、50%、70%、90%、100%)。 2系统硬件设计及原理 太阳能热水器加装自动控制功能,主要是加装一个数据采集系 统和一个电脑控制板。根据太阳能热水器的技术要求及经济方面的考虑,我们选用89C51单片机为核心控制器[1],组成热水器温度控制系统。系统由89C51单片机、数据采集系统、水位选择电路、温度显 29 仪器仪表用户 科研设计与成果 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布广告产品信息

中央空调温度模糊控制器的设计

目录 1、摘要 2、模糊控制器理论和基本结构 2.1模糊化 2.2知识库 2.3模糊推理机 2.4解模糊 3、中央空调系统控制方法 3.1控制目标和被控对象建模 3.2系统控制方案的设计 4、中央空调模糊控制器的设计 5、系统硬件设计 5.1单片机系统设计 5.2直流电机控制电路 6、系统软件设计 6.1PC软件设计 6.2控制规则自调整模糊控制器的设计 6.3PC机与单片机串口通信设计 6.4抗干扰设计 6.5误差分析

7、仿真实验 1摘要 在现代化的楼房大厦中,大多数采用了中央空调统一供热、制冷的方法。在每一个房间内都安装了热交换器和循环风机,通过设定风机的转速来改变换热量的大小,调节房间的温度。一般的控制器可以设定“高/中/低/关”四种模式。但这种控制方法的缺点是房间温度需要手动调节,各种环境因素的变化常常会使人们感到不适。 由于被控对象具有较大的惯性和迟延,受各种因素变化影响,因而对象的传递函数具有非线性和时变特性;对于各个空调控制器,由于房间情况和安装情况不同导致对象特性不同,采用常规PID控制难以取得较好的控制效果。而模糊控制是基于模糊规则的控制,可以引入设计者的经验,对非线性对象、大惯性大迟延对象以及数学模型不太清楚的对象都可以取得较好的控制效果,具有较好的鲁棒性。 法国ST公司生产的ST62系列单片机,具有优良的噪声免疫能力,可以直接与电力线连接,能为一般民用 电器的设计提供一种可靠性高、成本低的解决方法。基于ST62系列单片机,本文提出了具有实用价值的房间温度模糊控制器的设计方案。 2模糊控制器理论及基本结构 本节将介绍模糊控制(fuzzy control)的基本原理、结构分析、稳定性理论

基于PLC的大棚温度自动控制系统设计

清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日

独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日

基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC

温度控制系统设计文献综述

基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 前言 随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且，很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率. 单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具

有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。 1.陈岩《基于ARM 的远程控制温控系统的设计》一个基于ARM的远程控制系统的设计.该系统以无线寻呼网络接收POCSAG编码的控制命令字,同时利用DIMF信号发送器将要反馈的数据通过公用电话网络以DTMF编码传送回去,从而实现了一个功能完整的远程控制系统,弥补了以往远程控制系统的不足同。 2．金凯鹏胡即明《基于模糊PID 算法远程温度控制系统的实现》针对实时温度控制对象,算法远程温度控制系统是一套远程控制系统,并结合了模糊PID控制算法,利用其电路组成和设计原理,实现了对远程温度系统的监视和控制功能.采集端主要实现温度采集、数码显示、温度设定、无线编码发射、加热开关控制等功能;监控部分主要实现无线解码接收、温度显示、报警等功能模块.本系统实现了实时控制与无线传输结合. 3.王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》针对目前许多塑料反应炉温度控制不准确的现状,进行了基于MCS-51系列单片机多点温度控制的硬件构建的设计.采用数字化温度传感器DS18820,TLC2543型号的12位开关电容运次逼近模数A/D转换器.成本低、可靠性高 4.王芳《利用单片机实现温度智能控制》温度控制系统是

水温自动控制系统

《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：

一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：

2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片