2.2 模糊控制系统的基本工作原理
模糊控制系统通常由计算机实现(包括PC机、单片机、单板机以及DSP等),一般设计思想是:
1.以误差e和误差变化率ec作为模糊控制器输入量,u为输出控制量。定义误差e和误差变化率ec及输出变量u的模糊集及论域。
例如:
e和ec的模糊集为{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}
u的模糊集为{NB,NM,NS,NO,O,PO,PS,PM,PB}
e的论域{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}
ec的论域{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}
u的论域{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7}
其中:NB,NM,NS,NO,O,PO,PS,PM,PB分别代表负大,负中,负小,负零,零,正零,正小,正中, 正大这样的模糊语言变量。
2.确定模糊规则R(模糊关系)。
例如:
if e=NB or NM and △e=NB or NM,then u=PB
or
if e=NB or NM and △e=NS or O, then u=PB
3.模糊语言变量确定隶属函数,即对模糊变量进行赋值。
4.计算机经过采样和A/D转换获得被控量的精确值,然后将此量与给定值比较得到误差信号e和ec。把e和ec模糊量化,得到e和ec的模糊子集(实际是模糊向量e和ec)。
5.根据模糊向量e、ec和模糊控制规则R,按推理合成规则进行模
糊决策,得到控制量(模糊向量u)。
3 基于单片机的温控系统
3.1 系统原理
本系统有温度传感器DS18B20 ,
ATmega8单片机、执行机构,外围电路包括键盘,LED显示以及保护电路构成的闭环控制回路,控制对象为水温。系统的原理框图如图1所示。
3.2 硬件设计
1、ATmega8是采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机。工作电压4. 5-5.5 V,芯片内部集成A/D转换功能。通过编写程序,可将芯片的PC0至PC6口从普通的I/O口功能用作8位或10位A/D转换,从而省去外围的A/D转换 电路。ATmega8内部有3个定时器T0,T1和T2,本系统使用2个,分别用作Ss的温度数据采集和5 NS的LED刷新显示。
2、 DS18B20支持“一线总线”接口,从而提高了系统的抗干扰性。温度测量范围从-55℃~+ 125℃,在-10℃~+85℃时测量精度为0. 5℃。DS18B20采用3脚TO-92封装。分别为GND电源地,DQ数据输人/输出端(单线总线),VDD外接供电电源输人端(3.0~5. 5 V) 。DS18B20内部主要由寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口和配置寄存器等组成。在本系统中,将DQ接ATmega8的PC4口,VDD 与单片机Vcc同接+5V电源,并在DQ和VDD之间接一个4. 7 kΩ的上拉电阻,即可完成温度的采集部分的硬件电路。