基于C8051F020的智能氣動泵控制系統的設計

　　模糊控制器采用雙輸入、單輸出的二維結構。輸入變量為瞬時流量偏差e和偏差變化c，輸出變量為控制量u。其模糊子集分別為

　　E={NL, NM, NS, NO, PO, PS, PM, PL}

　　C={NL, NM, NS, O, PS, PM, PL}

　　U={NL, NM, NS, O, PS, PM, PL}

　　它們的論域分別為

　　E={-6,-5,-4,-3,-2,-1,-0, +0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}

　　C={-6,-5,-4,-3,-2,-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}

　　U={-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

　　當瞬時流量變化時，通過驅動調節閥，控制其開啟的大小及變化規律，使偏差趨近于零。根據氣體流量的參數特點和現場實際操作經驗及專家的知識理論，總結出模糊控制規則表，如表1所示。

表1 模糊控制規則表

　　選擇模糊控制規則是模糊控制器的關鍵問題。為了更好地提高控制精度，本系統采用帶有4個調整因子的控制規則：

　　其中，0α1α2α3α41，本系統選擇：α1=0.26，α2=0.58，α3=0.76，α4=0.86。代入上式運算后經反復修改和實際調試，得到了實用的模糊控制查詢表，如表2所示。

表2 查詢表

　　4.系統的軟件設計及抗干擾措施

　　軟件的設計包括系統下位機和上位機的設計。

　　4.1 下位機程序設計

　　下位機程序主要進行C8051F020單片機系統的初始化、端口配置、A/D初始化、液晶以及鍵盤掃描初始化。為防止誤動作，無意中改變系統的有關參數，造成人為計量誤差，系統可設置“密碼”，保證測量的可靠性和準確性，具體流程如圖6所示。

圖6 流程圖

　　模糊控制中的控制算法由程序實現。包括兩部分，一是離線計算模糊控制查詢表，二是在實時控制過程中在線輸入變量，并將它們作模糊量化處理，然后查找模糊控制查詢表后進行輸出，去控制調節閥的開啟角度，來實現對氣體流量的控制。

　　3.2 上位機部分

　　上位機程序采用Lab Windows/CVI設計，主要實現對采樣氣體流量、兩個流量限值的接收和顯示，還可對流量限值進行修改和發送給下位機。

　　3.3 抗干擾措施

　　為提高控制系統的穩定性，加強抗干擾能力，可采用隔離電源變壓器，信號通道采用光電隔離和濾波技術；可使用Watchdog技術和軟件陷阱防止程序跑飛，實現任務的恢復；采取電源抗干擾措施。