基于單片機的密閉容器內壓力控制系統(tǒng)設計

1.4加熱電路

本系統(tǒng)的加熱部件選用加熱絲，通過對晶閘管的通斷控制實現(xiàn)加熱功率的變化。圖4為雙向晶閘管型觸發(fā)電路。

MOC3021是雙向晶閘管輸出型的光電耦合器，其作用是隔離單片機系統(tǒng)和觸發(fā)外部的雙向晶閘管。當單片機輸出高電平時,MOC3021的輸入端有電流輸入，輸出端的雙向晶閘管導通，觸發(fā)外部的雙向晶閘管KS導通。輸出高電平的時間便是觸發(fā)脈沖的寬度。

本系統(tǒng)是通過對爐壁加熱實現(xiàn)高溫高壓蒸汽的，該過程是一個非線性、時變的過程，因此采用模糊控制技術來控制本系統(tǒng)。

為了克服計算量大，耗時多的缺點，模糊控制器在實際應用中采用查表法實現(xiàn)。

具體做法是：首先通過離線計算，得出一個模糊控制表，然后把控制指標存入到計算機內存。在控制過程中，根據(jù)采樣得到壓力偏差值Pi和溫度偏差值Ti，分別乘以量化因子k1、k2，并經量化后得到論域Xi、Yj并由控制表第I行、第J列找到同樣以論域形式表現(xiàn)的控制量Uij，乘以相應的比例因子k3得到控制量U，即可用于被控過程，達到預期控制目的。這種模糊控制器組成的系統(tǒng)結構如圖5所示。

模糊控制器設計的關鍵是求取模糊控制表，具體的設計方法如下：

(1)模糊控制器的輸入輸出變量

確定實際溫度與給定溫度的偏差T及實際壓力與給定壓力的偏差P作為輸入變量，把控制加熱裝置電流的單片機一個I/O口在單個采樣周期內輸出高電平的時間作為輸出變量。這樣設計的模糊控制器是雙輸入單輸出的。

(2)確定輸入、輸出的范圍及其對應語言變量的論域元素和量化因子系統(tǒng)輸入輸出實際變化范圍P、T、U根據(jù)系統(tǒng)的實際情況設定，元素整數(shù)論域及其范圍可根據(jù)需要設定。在本系統(tǒng)中，由于不允許有溫度和壓力的超調，且溫度值一直在向接近設定值的方向變化，所以T、P均為負值，因此可設定P和T的元素整數(shù)論域范圍如下：

(3)精確量到元素整數(shù)論域的轉化

根據(jù)得到的溫度偏差T及壓力偏差P的精確量，分別乘以相應的量化因子k1、k2，并將其對應到元素整數(shù)論域上的整數(shù)點處。