基于模糊PID控制的温控系统设计.pdf

第26卷第11期 电力自动化设备 V01．26No．11 ElectricPowerAutomation 2006年11月 Equipment Nov．2006④ 基于模糊PID控制的温控系统设计 闫孝妲，李文江，李琨 (辽宁工程技术大学电气工程系，辽宁阜新123000) 摘要：渗碳炉是一个非线性、时变和分布参数的系统，用精确的数学模型表示其特性较为困难，将 带有自整定功能的模糊控制算法引入传统的渗碳炉温度控制系统。从而构成了智能模糊控制系 统。针对带有自整定功能的模糊控制比例积分微分(PID)算法的计算参数多．一般低速CPU不 能实时处理的情况。采用S3C44BOXCPU芯片解决。详细介绍了系统的硬件组成及结构，系统软 件设计采用面向对象程序。给出了主控制模块的设计流程。实验证明，在自适应模糊PID算法的控 制下该系统的稳态精度可达到±l℃以内。 CPU 关键词：模糊PID控制：ARM控制器；S3C4480X 273 中图分类号：TP 文献标识码：B 渗碳过程工件质量主要取决于温度的控制。当 糊自整定PID控制渗碳炉温度是很好的解决方法。 今市场中成型的产品均为以单片机为控制器的温控 它不仅能发挥模糊控制的鲁棒性好、动态响应好、上 器．而一般单片机的速度较慢，更重要的是其ROM和 升时间快和超调小的特点．又具有PID控制器的动 RAM空间较小．不能运行较大程序．因为基于多任 态跟踪品质和稳态精度[2]。因此．在温度控制器设计 务的操作系统需要的任务堆栈很多．需要的RAM空 中．采用PID参数模糊自整定复合控制，实现PID参 间很大，故其在发展上受到很大限制…。再考虑到开 数的在线自调整功能．可以进一步完善PID控制的 发环境上．DSP需要开发用的仿真器，其价格较昂 自适应性能．在实际应用中也取得了较好的效果。 贵．故也排除了DSP。ARM系列的ARM7TDMI核嵌 2 S3C4480X芯片简介 入式处理器现在应用较多．其价格比较低，性价比较 Samsung 好，同时还拥有免费的开发工具ARMSDT，配以简 单的JTAG仿真器，就可运行嵌入式开发，因此本设计 类型应用提供高性价比和高性能微控制器解决方案 选用Samsung公司的S3C4480X芯片作为主控制器。 1 温度控制系统模糊控制算法 核、0．25“m的CMOS标准宏单元和存储编译器。它 的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对 智能控制算法广泛应用于各种温度控制器的设 成本和功耗敏感的应用。同时S3C4480X还采用了 计中．经过对神经网络控制和模糊控制的研究后本 一种新的总线结构，即SAMBAⅡ(SamsungARM 设计最终选定采用模糊自整定比例积分微分(PID) CPU嵌入式微处理器总线结构)[3]。 控制算法。大量理论研究和实践也充分证明了用模 收稿日期：2006一01—17；修回日期：2006一03一08点。还具有丰富的片上资源，其内部组成如图1所示。 Dual controlfbr PWMrectifier closed—loop three—phasehigh—power—fjactor ZHU