基于单片机的加热炉温度模糊控制系统

3模糊控制算法的研究

　　本系统的对象热处理加热炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，用基于精确数学模型的常规控制难以保证加热工艺曲线要求。为此，选用模糊控制算法中的规则自寻优算法。

　　算法的基本原理采用解析表达式描述的控制规则，简单方便，易于处理。二维控制规则自寻优算法可以用解析表达式概括：

　　其中，E，C，U为经过量化和模糊化的模糊变量，相应的论域分别为误差、误差变化率及控制量；a为调整因子。

　　由式(1)描述的控制规则可看出，控制作用取决于误差及误差变化率，且通过调整a的大小，可以改变对误差和误差变化的不同加权程度，a值一旦确定，在整个控制过程中就不再改变。但在实际系统中，系统在不同的状态下，对控制规则中误差E与误差C的加权程度有不同的要求。如误差较大时，控制系统的主要任务是消除误差，此时对误差的加权应该大些；当误差小时，控制系统的主要任务是使系统尽快稳定，减小超调，此时要求在控制规则中误差变化率的加权大些。为了得到好的控制性能，就要求a值在控制过程中可调整，即控制规则可在控制过程中在线修正。式(2)采用优化设计方法对口进行在线修正。

4 性能分析

　　本系统在仿真运行后，系统工作稳定，操作方便，各项指标都达到了设计要求，图4是某加热炉的温度曲线。从图中可以看出，曲线的跟踪性能好，稳态精度高，超调小。

5 结 语

　　本文系统介绍了用单片机实现的热处理加热炉温度控制系统，由于控制对象是一种具有纯滞后的大惯性环节，采用智能模糊控制器可以达到理想的控制效果。经实验运行结果表明，本系统具有以下特点：

　　(1)控制方案合理、稳态精度高、超调小。
　　(2)结构简单、调试方便、抗干扰性强、鲁棒性好。