基于模糊控制的水温控制系统设计与实现基于模糊控制的水温控制系统设计与实现
针对水温控制系统的控制对象具有热存储能力大、惯性大、时变的特点,使用常规的PID调节器难以实现水温稳
定的自动控制。设计一种以STC89C52单片机为核心、采用模糊控制算法的水温控制系统,并阐述模糊控制理
论的思想和系统的硬、软件设计。实验表明,该系统具有良好的控制性能,能够实现温度的准确测量及稳定自
动控制,能够推广应用于工业控制系统以及热带鱼养殖的恒温环境中。
摘 摘 要要: 针对
关键词关键词: 水温控制;模糊控制;STC89C52单片机;
温度控制系统属于纯滞后系统,采用经典控制理论设计的控制器会因实际的工业生产当中有许多系统难以建立准确的数学
模型而难以实现温度稳定的自动控制[1-2]。模糊控制应用在具有明显的非线性系统以及滞后环节(如水温控制系统)中可以获
得很好的控制性能。
由于水在加热过程中难以获得精确的数学模型,控制参数变化范围大,采用传统PID控制难以解决系统稳定性和准确性的
问题[3]。本系统充分发挥模糊控制的鲁棒性好、动态响应好、上升时间快和超调小的特点,在实际应用中取得了较好的效
果。系统还具有成本低、可移植性强等特点。
1系统硬件设计系统硬件设计
系统选用与MCS-51系列兼容的STC89C52单片机,它是一种低功耗、高性能、CMOS 8位微处理器[4]。本文就通过
STC89C52单片机来实现自动控制水温系统的设计,使水温能够在30℃~90℃实现恒定温度调节。该自动控制水温系统能及时
反映当前系统工作区的温度信息,温度信息通过液晶屏直观地显示给用户,用户可根据自己对水温的实用要求,通过键盘自行
设定温度,还设置了温度超限报警,系统结构如图1。
1.1 电源模块电源模块
本次设计涉及的电压有直流5 V、12 V及交流220 V三种电压。为节约硬件资源,简化电路,利用变压器降压经过桥式整
流后通过三端稳压管得到5 V和12 V的电压。采用L7805稳压模块进行稳压,经过L7805降压至5 V直接为单片机供电,线路简
单,如图2所示,单片机工作稳定,不会因电压不稳定而出现反复复位的情况。
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