基于Vague集理论的数字温度控制器的设计

可以直接输入单片机中，两者直接相连，电路极其简单。

(5)控温电路

升温和降温构成了控温电路。升温，可以利用加热电阻或加热丝实现，加热的变化量可根据控制模式的输出数字量，利用可控硅或其他电路控制加热功率，使对应温差较大时，能够大幅度加热，而温差较小、或接近恒定温度时微调升温。降温，可以利用风扇或制冷片，改变了自然降温的方式。降温变化量的控制电路和升温变化量控制电路相同。

3．2 软件程序设计

单片机软件程序流程如图2所示。当AT89S51单片机上电后，首先执行本身的初始化处理程序以及接口电路的参数设定，然后进行按键扫描。如果有键值出现，则执行键值处理，完成控制温度设定；如果没有键值处理，则执行温度检测。数字温度传感器DSl8820为串行输出温度值，分为9位、10位、11位和12位，不同位对温度的分辨精度不同。12位的分辨精度为O．062 5，可实现高精度温度检测。本文选择12位，其转换时间最长为750 ms。程序每隔800ms给DSl8B20发指令读取数据。系统设定的温度控制数据和当前检测的温度值，由Ampire 128×64液晶显示器件显示；接着将检测所得的温度值进行Vague值化，并分别和表1中每一种模式的Vague值计算Vague集相似度，寻找匹配最佳控制模式。把单片机的P3端口分为2个4位数字量输出端口，输出控制量以驱动控温电路执行相应的升温或降温动作。



4 实验测量结果

使用加热电阻作为控制对象，在实验室环境下多次测量表明：测量范围为25～100℃，控制器控制精度在±O．1℃左右。在温差较大时(10℃以上)升温动作速度快，无超调量，稳态误差小。图3为控制器在200 s内从室温25℃开始作4次温度调整的过程中，监控软件实时检测到的温度变化曲线。这4次温度变化分别为90℃、50℃、90℃、40℃。



结 语

利用Vague集理论设计温度控制器，系统设计过程简单。设计系统在稳定性、超调量、鲁棒性、稳态误差、控制精度等方面都有较为理想的控制效果，比其他控制技术实现的温度控制器要有优越性。Vague集理论在温度控制中的应用是一种新的尝试，有很大的研究和应用空间。