ATmega128和組態(tài)王實現(xiàn)陶瓷檢測系統(tǒng)

2.1 壓力傳感器調(diào)理電路設計

　　信號采集調(diào)理模塊中壓力傳感器部分采用DG通用系列標準型全不銹鋼焊接結構壓力變送器，精確度最高可達0.1%FS，具有小體積、高性能、高性價比、高穩(wěn)定性、高靈敏度等特點。差壓傳感器電壓信號經(jīng)濾波及正向跟隨后接分壓電阻。ATmega128內(nèi)部A/D直接從分壓電阻上采樣得到10位A/D值。設計的壓力傳感器信號處理電路如圖2所示。

　　2.2 紅外液位檢測電路設計

　　為了自動檢測單位體積的檢測液的流動速度，在玻璃容器的輸入、輸出口分別安裝了紅外檢測系統(tǒng)。這里設計的紅外光源驅動電路如圖3所示。其中+12 V電壓通過兩個100 kΩ電阻加在放大器的兩端形成同相比例，放大電路放大倍數(shù)為Vi0=(1+Rf/R1)V來驅動三極管的導通與截止，驅動發(fā)光二極管。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　3.1 控制算法的設計

　　為了實現(xiàn)陶瓷檢測設備高精度、反應速度快、寬測量范圍的性能指標要求。設計的陶瓷檢測控制軟件采用PID控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制的隸屬度函數(shù)相結合的方法，來完成對各個模塊的控制。實現(xiàn)參數(shù)標定、設置、透氣度測量、恒壓信號(PWM信號)輸出等功能。軟件完成初始化設置后，進行壓力信號的數(shù)據(jù)采集與處理、恒壓控制輸出等。根據(jù)實際工況，壓力信號變化范圍太大時，系統(tǒng)將處于等待狀態(tài)，直到壓力被調(diào)節(jié)到9 500～10 050 Pa的范圍要求。同時，當誤差范圍比較大時會根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法來粗調(diào)PWM信號，當距10 000 Pa范圍較小時再采用PID精確調(diào)節(jié)，保證輸出的PWM信號在設計范圍內(nèi)。

　　普通的PID控制是反饋控制系統(tǒng)中取偏差的比例、積分、微分的組合控制。固定參數(shù)PID控制屬于線性控制。而液位上升的過程具有非線性、時變性及不確定性等特點，對于這類系統(tǒng)采用固定參數(shù)PID控制很難實現(xiàn)理想的控制效果，因此采用了變參數(shù)控制的方法。

　　這里將模糊控制知識表達容易的特點和神經(jīng)網(wǎng)絡自學習能力強的優(yōu)勢相結合，取長補短，以提高整個系統(tǒng)的學習能力和表達能力，實現(xiàn)電機的在線智能調(diào)速。通過該智能控制系統(tǒng)，將模糊控制規(guī)律和隸屬函數(shù)隱含地分布在整個網(wǎng)絡中，用神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)模糊推理，用神經(jīng)網(wǎng)絡的在線自學習能力來調(diào)整隸屬函數(shù)和改變模糊控制規(guī)律，使控制系統(tǒng)工作狀態(tài)可根據(jù)設定速度和環(huán)境狀態(tài)變化而自動調(diào)整，實現(xiàn)速度的智能控制。

　　實驗結果表明，該算法可以有效控制PWM輸出的穩(wěn)定性，近而可以很好的穩(wěn)定壓力，保證其在設計值范圍內(nèi)，并且進一步提高了系統(tǒng)檢測精度。