基于Fuzzy-PID的陀螺仪温度控制系统设计

温度控制系统的实现

● 硬件实现

对于陀螺仪模糊控制系统，考虑其功能需要，对系统的输入和输出功能做分开处理，以确定系统的输入输出口的信号数目。对于系统的输入情况，考虑下列信号。
(1)温度检测，用于检测系统的输出温度，即陀螺部件内液体的温度，以便对加热器的控制作出决策。
(2)温度设定，用于设定陀螺部件的工作温度，对不同的要求设定的温度不同。

对于系统的输出，考虑下列信号。
(1)加热器控制信号，由可控硅来控制加热器的工作状态。
(2)向用户显示系统当前的温度。

陀螺仪温控系统的硬件结构图如图4所示。



控制系统中，采用了高精度集成运放OP07对铂电阻的毫伏级热电势进行差动放大、滤波，然后将检测的电压信号送至模数转换器AD0809，采样数值并传送给AT89C52。

AT89C52的P0口是数据线，连接到AD0809、LCD的数据口上。P2口的5根控制线控制LCD，P1.0、P1.1控制报警指示灯，P1.2至P1.4口用于控制可控硅等。然后通过Fuzzy-PID控制器，计算得到PWM脉冲的占空比，对加载电压进行控制，最终完成对陀螺部件内液体的温度控制。

● 软件实现

陀螺仪温控系统的软件框图如图5所示。在开机复位时，系统进行初始化。接着检测现场温度，并在预热阶段由系统强制加热一段时间。然后再根据检测温度产生输出控制、报警指示、显示等。整个程序主体部分采用汇编语言编写，在控制算法部分调用了C语言编写的函数。系统将整个控制算法作为一个函数以备汇编语言调用。



结束语

将Fuzzy-PID算法应用于陀螺仪温度控制系统，设计目标是在同样的控制精度条件下，使系统的过渡时间尽可能短，改善控制效果。采用复合控制，使系统能有效抑止纯滞后的影响，而且鲁棒性强，当参数变化较大及有干扰时，仍能取得较好的控制效果。