基于單片機的密閉容器內壓力控制系統設計

1.4加熱電路

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

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和觸發外部的雙向晶閘管。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，觸發外部的雙向晶閘管KS導通。輸出高電平的時間便是觸發脈沖的寬度。

本系統是通過對爐壁加熱實現高溫高壓蒸汽的，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。

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。

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輸入輸出實際變化范圍P、T、U根據系統的實際情況設定，元素整數論域及其范圍可根據需要設定。在本系統中，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的元素整數論域范圍如下：

(3)精確量到元素整數論域的轉化

根據得到的溫度偏差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論域上的整數點處。