基于单片机的电加热炉温度控制系统设计

5 智能控制算法

考虑到电加热炉是一个非线性、时变和分布参数系统，所以本文采用一种新型的智能控制算法。它充分吸取数学和自动控制理论成果，与定性知识相结合，做到取长补短，在实时控制中取得较好的成果。

本系统的智能控制器由数据库、知识库、推理机、学习环节、修正环节和黑板组成。数据库中存放各个时刻的采样值y(k)、偏差e(k)、控制量u(k)和生成控制量u(k)，所用的控制规则序号、每条控制规则的加权系数a都是以数组的形式存放。

知识库中知识由产生式规则生成，其规则集都是按顺序排列的。当求得偏差e(k)和被调整量y(k)后，借助黑板进行正向推理，从上到下顺序地搜索知识库中的匹配模式，一旦找到匹配规则，即可求出控制量u(k)。

学习过程是通过修正规则加权系数a，使各种控制规则产生的控制量随环境和控制量效果变化进行修正，从而实现自学习的功能。由于被控制对象具有d步时延，因此，y(k)是由(k-d)时刻及其以前所有控制量作用的结果，则应修正控制量u(k-d)的控制规则所对应的控制规则加权系数a[num(k- d)]。

系统炉温控制过程是一个慢过程，一般采样间隔长，在此间隔时间内，被控对象可能受内部参数变化或随机干扰影响，因而町能导致(k+1)时刻发出的控制量使控制效果变差，影响系统的控制性能。为补充这一不足，这里引入动态修正环节为：

式中：0 < r < 1。

最后由修正量和黑板给出的u(k)叠加，得到总输出控制量为：

式中：β取0.8～0.9。

6 结束语

本系统以单片机AT89C51为核心，它具有高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点。控制器采用新型的智能控制算法，冈而系统升温快，控温精度高，稳态误差可达±5℃以内，满足系统要求。整个系统操作简便,抗干扰能力强、运行可靠。