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2014 2014 9784/$2014 91292293294295296基于 湿度智能控制系统 的 设计 615134要 ： 在工业生产中 ,温度和湿度是常见的主要操作参数 ,特别是在热处理行业 ,温度控制也越来越重要。本文从硬件和软件两个方面介绍了单片机 (8051F 智能温度和湿度控制系统 ,并描述了硬件和软件的原理图。设计添加集成的二氧化碳浓度和光照强度检测和必要的通讯功能。这是一种更人性化、更实用的智能温湿度测控系统。 关键词 ： 温度和湿度控制 ； 二氧化碳浓度测量 ； 传感器 ;、介绍 在众多环境因素 ,温度和湿度因素是最重要的和最难以控制的环境因素。在某些工业领域 ,有一些特殊要求的生产环境。此外近年来 ,能源和环境问题成为人们关注的热门话题 ,所以节能环保的思想设计了一个新的视角。介绍了设计基于单片机的温湿度测量系统 ,并添加 和智能人机通信功能使该系统具有一定的通用性。通过改变参数 ,它将适用于一般的工业生产环境监测。设计更聪明 ,通过单片机和经理之间的沟通 ,更灵活的控制 ,更实用和更广泛的应用领域。 二、整体设计方案 这个设计主要是针对智能监控温度和湿度、二氧 化碳浓度、光照强度等环境因素参与一般的工业生产环境。该系统可以直接实现自动控制 ,管理者也可以通过 信模块调整控制方案。其中 ,主机采用单片机控制 ,控制器是要求完成以下工作 :数据收集和测试 ,可以通过人机接口 (键盘和显示器 )来实现参数设置、显示和人工干预和其他功能。当参数 978 - 1 - 61284 - 61284 - 9/11 /2011 年 元溢出或事故情况 (以火灾为例 )出现系统应该立即自动报警并及时与经理沟通以解决问题。基于 整个系统 ,包括数据采集和测试模块、键盘输入和显示 模块、 块和报警。数据收集、检测和治疗可以完成各种环境模拟参数的收集和放大生产车间 ,和结果将反馈到单片机 ,数据达到了援助转换、存储和分析 ,并确定收集到的数据是否超出设定范围 ,如果超出 ,然后控制方案和发送短信 ,及时和经理交流。系统的总体图所示如图 1 所示。 图 1 系统硬件图 三、传感器和单片机的选择 A 传感器的选择 温度传感器选择集成温度传感器 美国广告公司 l。它出色的线性度 ,精度适中 ,体积小、方便、长期稳定性等 ,和高性价比可能 ,可以简单 ,准确地实现测量结果。作为 配补偿 ,抗干扰能力强 ,测量热容小 ,因此距离测量温度的应用十分方便。当测试温度是一定值 ,设备相当于一个恒流源 ,测量精度高 ,具有消除电源波动的特点。电源的电压可以改变从 4 v - 6 v,电流 外变化 ,相当于温度变化路 得起44 反向 v 正电压和 20 v 电压 ,因此即使在设备被反向连接也不会损坏。 有很多类型的湿度传感器。比较常见的是湿的敏感电阻和湿敏电容。电容式湿度传感器具有大动态范围 ,快速的动态响应 ,几乎没有零点漂移 ,适应性强 ,也更简单的结构 ,与室内环境湿度测量的要求。所以 ,本设计选择高精度电容 式湿度传感器 012。0 我的主要特点是极好的线性输出 ;一个跨度范围宽 (0 100% 不受温度的影响 ,工作温度范围从 - 44 C + 100 C;相对湿度的变化范围 (0 100% 电容量的变化从162 年 162 pf 差不超过 2% 响应时间 (大约 5 s);极强的稳定性和高可靠性。 二氧化碳浓度传感器使用 j 由美国费加罗公司制造的。这种传感器具有体积小、寿命长、选择性好、稳定性强 ,但也有耐高湿度和低温的特点。传感器可广泛应用于自动通风系 统或长期监测的二氧化碳气体等等。 主要特点 :测量范围 :0 5000 度范围 :- 10 C + 70 C,湿度范围 :5% - 95% 流工作电压 :;内部热敏电阻 :看 n 5%;输出电压 :0 3 V,输出和二氧化碳浓度的线性关系有好处。 光强传感器采用硅光电池。硅光电池具有性能稳定、寿命长、宽的光谱响应范围 ,频率特性好 ,耐高温 ,是应用最广泛、最有前途的光测量组件。之间有良好的线性关系硅光电池的输出电压 与光强度 ,满足测量范围要求 ,所以选择 为计量装置。主要特征 :范围的频谱带宽 :400 1100 值波长 :940 海里 ;工作温度 :- 25 + 85 C;功耗 :150 敏度 :兆瓦 ;通量 :第九 1000 25 C);响应时间 :20 B 择选择 列单片机 5 j。这种供应链管理提供可编程增益放大器 (真正的 12位 100增殖 8路 64 4352(4096 + 256)字节的 片上的 ,可编程的 16 位计数器 /定时器数组有 5 个捕获 /比较模块 ,车载 试和边界扫描 ,拥有足够的片上资源。指定每个单片机 2.7 v - - 3.6 v 操作电压。多个节电和停止模式 ,低功耗。 庭采用 有的 控制器核心。 全兼容令集 ;标准汇编程序、编译器可以用来开发软件。 佣了廉线结构 ,大大增加其指令通过在标准的 8051 体系结构。的 020 有 4 个端口的标准 8051和 4额 外的港口 ,总共 64通用端口 I / O。芯片上的计数器 /定时器 ,串行总线 ,比较器输出 ,和其他数字信号控制器可以配置中指定的端口 I / O 引脚出现在了横梁控制寄存器。 020 有一个芯片上的 12 位 入多路复用器和可编程增益放大器。最大吞吐量 100 过度增殖 , 供真正的 12 位精度 1 控制器通过其特殊功能寄存器相关联。一个输入通道与内部温度传感器 ,而另一个 8 通道可用外部。每一 对的八个外部输入通道可配置为两个单端输入和一个差分输入。集成 可编程窗口检测器 (见框图如图 2所示 ),据转换模式 ,窗口探测器都是通过特殊功能寄存器可配置的软件控制如图 2 所示。 片机家族包括两个增强 线 ,和士 / 图 2 12 位 能框图 四、通信模块设计 通信模块主要完成单片机之间的连接 ,块和 ,温度和湿度的控制和与经理沟通。它是方便经理立即调整 。与简单的自动控制系统相比 ,通信模块设计使系统更加人性化 ,聪明 ,和更高的可靠性。设计选择和使用 线调制解调器由西门子之一。 0 英尺 (图 3)由 电阻插座连接器推导。这些 40 针可以分为五类 :电力、数据输入 /输出 ,、音频接口和控制。 1 14 英尺是电源部分 :我为电源电压输入 + 6 10 接地 ,11、 12 为充电别针 ,13 个外部输出电压 (用于外部电路 ),14 是 接负温度系数热敏电阻。 24 29 添加 剂 是用来检测如果 插入。如果一个 插入 ,这个针是一个高水平 ,系统可以进入正常的工作状态。 33 40 语音界面 ,可以联系电话处理。 15 和 30、31和 32英尺控制部分 :15是 火 ),它必须有一个低的水平超过织机 就可以开始模块 ;30 份 ; 31 就是力量 ;32 是同步的。 1623 数据输入 /输出。 信规范和标准串行 ( ,2 电源接口 ,工作状态指示针同步 ,开始销 接口遵循 l 标准。 用串行数据接口异步收发器 ,在 平 ()工作。数据接口的配置是 8 位数据位 ,停止位 ,没有校验位 ,默认波特率 9600 个基点。 图 3 围线路图 五、主要硬件电路设计和软件流设计 A 硬件电路设计 整个电路的核心 4)别与传感器信号采集模块 (省略 ),键盘和显示模块 (省略 ), 串行接口电路、复位和水晶所示的电路 ,。 传感器信号采集模块的简要描述 :身是当前输出 (接近理想的 电流源 ),只有在一个采样电阻输出连接电流 (高精度金属电阻 ),可以得到相应的电压信号 ,然后通过单片机加工 ;1 01 是电容式湿度传感器 ,因为电容不能直接测量 ,所以选择 555 电路测试频率 ,共振波动后计算电容值 ,单片机 ,然后根据电容值来计算相关湿度 ;型 当这个元素气体环境 ,会产生电化学反应 ,光电池是一种半导体器件将光转化为电能 ,属于整流器光电元件。它有一个大面积的 ,当光线照射 ,他们形成 两端的电动势。之间的 电极 ,它可以连接输出电压和电流单片机模拟输入端口。 单片机串口 平 ,而使用 水平。所以它应该连接水平改变装置。但是 ,当在低波特率或在小数据通信情况它还不能连接。 图 4 片机外围电路图表 B 单片机程序流程设计 图 5 单片机主程序流程图 C 总结 与传统的 51 单片机相比 ,这种设计由于选择 F 片机家庭内置 路结构简单 ,响应速度也大大得到提升 ;程序设计更容易。的引入 信模块应用程序的设计更广泛 ,方便灵活的使用。随着科学的发展 ,技术。与以前的控制系统相比 ,这一点设计获得进一步发展 ,各个方面的性能已得到改进。 温度传感器选择集成温度传感器 美国广告公司 l。所以 ,这设计选择了高精度电容式湿度传感器 1 012。二氧化碳浓度传感器使用由美国费加罗公司产生。有一个良好的硅输出电压之间的线性关系光电管 与光强度 ,满足测量范围要求 ,所以选择 为计量设备。选择 列单片机 5。这种供应链管理提供可编程增益放大器 (真的 12 位 100 增殖 8 路 模拟多路复用器 ,64 k 字节的在系统可编程 内存 ,4352(4096 + 256)字节的 片上的 ,可编程的 16位计数器 /定时器数组和五个捕获 /比较模块 ,车载 拥有足够的片上资源。通信模块设计 6- 7。 参考文献 I of of 007 2 of 2008. 6 3 of in 2007 4 of 2003 4 . 5 l/2/3 6 o, 007,43(8)927 of 2008,4 基于被动红外制导系统的温度测量研究 93590640l9要 ： 正如我们都知道 ,温度猪育种过程的一个重要因素确定猪的健康。近年来 ,随着生猪饲养规模和自动化 ,人工猪 度测量不切实际的 ,还有的快速发展非接触式红外测温技术 ,持续改进设备性能 ,实用范围扩大的市场份额不断上升稳定。猪繁殖 ,非接触温度测量系统的优势安全的就业、低成本、无影响对猪的生长等。本设计采用 51系列单片机为主控制器 ,这是简单 ,易于使用 ,并低成本和稳定性好。该系统由 关键词： 红外线；温度测量；单片机；非接触 式 一、介绍 温度的本质特征生物的生活活动 ,也是一个重要观察是否生物的迹象生理功能是否正常。目前在猪育种的过程中 ,技术人员 ,主要接触的猪耳朵感知温度 ,旨在判断如果猪是健康的 ,有很多缺点包括不健康对人类接触猪 ,它是不容易的和准确测量猪的温度手 ,在现代大规模繁殖过程中 ,找不到猪的死亡和治愈的开始 ,增加猪死亡。 红外测温仪测量的大小猪育种的过程中温度提供了一个快速、安全、非接触式测量意味着 l,可以广泛和有效的用于大规模繁殖过程 ,以及在数字的形式显示测量结果使测量过程直接和短 ,通常在几秒钟内。它的使用寿命很 长 ,它是一个理想的温度测量仪器。 二、设计思维和过程 A 温度采集模块 a）红外温度测量模块参数温度采集模块使用 N 红外温莫集团包含红外的优点自动温度测量 ,30米测量范围 ,共计 等等 ,它解决了问题 ,传统的温度测量需要联系。红外温度测量模块参数如表 1所示 表 1 红外温度测量模块参数 测量范围 22033 操作温度 5010 精度 分辨率 反应时间 距离反应 1:1 发射率 1波长 电压 3 大小 b)别针的红外温度测量模块 红外测温模块有五个别针 ,图是显示他们吗函数。其中包括 : V 代表销 电电压 ,间通常是 3 v 和 S v 电压 ,通常被认为是 收到销数据 ,当没有数据接收 ,D 是高水平 ;C 代表 2 钟输出引线 ;G 代表接地针 ;当一个信号针 始温度、低水平是有效的。 c)在红外序列图温度测量模块 如上所示 ,红外测量温度序列图 据格式 ,接收数据在时钟的下降沿 ,和一个温度测量需要接收字节的数据 ,项 最高有效位八个数据用 于接收温度高 ,表 8 位用于接收数据温度、代表和验证代码 ,当它正确接收 ,然后金额 =项 + R 被视为结束标记 ,它完成接收温度数据 ,当 一帧的数据包括 5个字节 ,什么每个字节方式如下 :项目 :“ L” ():表示的数据目标温度“ F” (66 h):代表帧数据 ,环境温度 位数据 位数据总结 :项目 + 总和克雷格 :束的代码 在这个设计中 ,显示模块采用 块来显示温度 ,虽然报警模块使用一个蜂鸣器报警装置 ,当测量温度的值比有限 ,蜂鸣器警报 3。如显示模块和电路原理图报警模块图三 3所示。 C 系统采用串行通信的方法。当我们设计通信的电路系统的 ,如果沟通距离相对较短 ,我们可以使用 口来扩展交往的距离 ,相反 ,该使用接口标准实现长途通信。接受这样的事实系统的通信的距离 10米的范围考虑 ,我们会选择较便宜的 232 4。 因为微控制器的输出系列芯片 平 ,而电脑配置 232 c 接口 ,存在不一致的电气规范的两个 ,因此 ,在个人电脑的过程和单片机通信 ,必须有一个水平转换 ,否则无法沟通 5。因此 ,在通信电路系统采用 统串行通信的原理图电路设计如图 4所示。 三、系统的主循环软件编程 图 5 系统软件的主回路 编程 上面的图是设计主程序流程图。程序初始化后 ,下一个位机软件进入主循环外部中断的无线电频率识别处于等待状态 ,然后收音机射频识别识别电子耳标 ,猪代表事实接收温度测量吗在测量范围内的模块。一旦温度测量过程 开始 ,猪的体温是否正常 ,我们应该保存温度。在猪的将温度显示 ,判断 ,如果它超过范围 ,蜂鸣器将为 5 环秒和结束 ,然后返回到初始状态 ,如果不 ,它不会返回相同的初始状态。在这个过程中 ,猪的温度是传播电脑系统 ,并保存。 四、结论 本设计主要包括两个部分 ,即硬件设计部分和软件设计部分 ,前者包括单片机模块 ,红外测温模块 ,显示模块和 平转换模块 ,而后者主要包括主程序模块、红外温度测量模块和显示模块。通过控制红外温度测量 ,单片机传送液晶显示屏的温度数据处理和存储接收到的温度到上面的机器。 通过这次实践 ,让我更清楚掌握 单片机的相关知识微机和理解其强大的功能。它的一些结构特点和相关的开发平台这个系统的设计提供了方便条件 :32 可编程 I / O 端口扩展在红外传感器的设计温家宝莫组和键盘显示模块非常灵活 ,它的丰富来源中断 ,这使得系统强大会膨胀的数据显示 ,报警等。 参考文献 1 1. 1999 (0 I) 2 i,J. of 3 e. of 1993 4 5 s 图 1 设计思路和过程 图 2 红外测温模块时序图 图 3 显示模块和报警模块电路原理图 图 4 通信模块接口电路原理图 对非线性系统应用小波网络 制器的比较研究 M. A. . P. . a 要 ： 在本文中，主要 对非线性系统应用 小波网络 制器进行比较研究。小波网络 制器结合神经网络学习的优势与小波网络表示一个 高 效的识别非线性动态系统， 当我们想要应用这些程序控制植物 未知 的和高度非线性的数学模型 特征时， 存在着不同类型的 即 小波网络 糊小波网络 过 对 植物的 识别， 这些经典离散 小波 激活 功能 ，可以 在线调整比例 、 积分和微分增益。为此，该 小波网络 波 子控制系统性能与传统的 真结果表明，用模糊小波网络 具有良好的性能，例如倒立摆。 关键词： 小波网络 模糊小波网络的 立摆；神经网络。 一、简介 如今，小波的使用一直在增长，因为它们结合了神经网络的学习特点， 并以小波表现。以这种方式， 于这一特点 查与工业领域 。 这些应用程序的一个例子呈现在 1，在他们目前的 车悬架系统的建模技术， 在 这项工作中，他们用多项式加窗高斯（蝌蚪）作为激活函数和小波在其学习过程中，它是优化的参数反向传播算法。另一个 用的重要例子在 2，在这项工作中，他们使用一个 空气燃料的估计在火花喷射发动机的比例控制，在这里他们得出的结论 ; 1）利用小波递增鲁棒性和 2）消耗训练的时间比一个多层感知短。其他领域，在行业内不断增长研究群体之间的模糊逻辑，因为以模糊逻辑为基础的控制系统提供了一种有效的方法控制复杂和非线性系统。例如，在 3，作者提出了一种基于 模糊逻辑控制器过程控制，在此项工作中，在 外，他们得出结论是模糊逻辑的组合采用了经典的 糊 于传统的 4 ，它提出了 一种基于 实时自适应模糊逻辑控制器，在这种控制器下测试使用四分之一汽车半主动悬架模型的双自由度控制的运转状态，并证明该体系结构的一个特点是接受新的规则和成员函数的能力，在运行时不会对植物造成任何不良反应。此外，他们表明，该控制器具有稳定的车辆悬架系统的能力。在 21 提出了一种小波微分神经网络观测器。使用其他实例模糊控制器的是 22此外，它或它的一些变化涉及超过一半的控制器被用于工业中的控制器。由于巨大的技术进步，离散 数字计算机、微处理器、 。然而， 不同的变化规律，如：鲁棒 糊 糊神经网络 线性 制，小波 制和模糊小波网络的 然所有 一般的操作模式是一样的，这是基于起作用的比例、积分和微分形式的误差信号 e（ t） 5 ，定义为参考信号 t）之间的差异和植物的输出信号 y（ t），以这种方式产生的。控制信号 u（ t），该控制信号操纵用期望的方式来实现植物的输出，它是描述由方程（ 1）。 )()()()(*)(0 t （ 1） 在 制器的增益。存在最后调整这些增益 5 的分析和试验技术，当植物的数学模型在某些情况下，进行的控制是未知的，建立这些增益是非常复杂的。因为这个问题， 如，为解决这一问题，提出的替代方案是自动调整 益在线 6在这些作品中，他们近似植物的未知的数学模型并建立自动 制器的增益，用于这一目的的控制器有变化，这种变化是由模糊逻辑引 入自动建立 这项工作中，比较研究经典的 制， 制和模糊小波网络 控制非线性系统的性能。仿真结果表明，模糊 如倒立摆。 二、 制器 在本节中，我们简要地描述 6出了如图 1 所示。该控制器有三个主要阶段来操纵非线性输出植物中所期望的方式。第一阶段是植物识别，在这个阶段中，植物的输出由 级联 9 一个 波器的神经网络估计，该滤波器采用持 续信号 v（ k）， 波器的功能是过滤，有 “ 对鉴定过程的贡献小的神经元。在这个阶段，它要求你输入的植物 U（ K）；估计误差e（ k）的值，估计误差定义为植物的实际输出之间的差异 e（ K）和植物估计 y（ K）。第二阶段是离散 送控制信号 U（ K），这个信号是用来处理植物的输出的。此外，它是必要的跟踪误差 （ K），它被定义为参考信号 K）和植物的输出 y（ k）。最后一个阶段是在线自整定 益 I， （ K）的参数是由 （ 2） 在 出了 Z（ k）是 作为 糊 你所期望的方式操纵装置下输出一个未知的非线性系统辨识数学模型和在线的离散 定增益 D。然而，在这种模糊逻辑控制器引入学习率的自动刷新 制器 P， i，和 d 10 。模糊 操作 个模糊小波网络控制器和 图 1 框图 一个模糊逻辑控制器的第一部分是模糊化，这个组件将清晰的输入为一组在区间0， 1的隶属度值。存在不同类型的隶属函数例如：三角形、梯形、指数等。 10采用三角形和梯形隶属函数。使用的控制器呈现在 10，模糊逻辑的两个输入的考虑在内。第一个是跟踪误差（ K），第二是其派生的近似 1（ k） =（ K） K - 1）。这些，我们得到一个模糊系统与两输入三输出；输出的每一个代表一种学习 速率 P， i，和 d，这种调查提出确定学习速率的范围，在方程（ 3） (3) 需要提及的是重要的学习速率的范围通过试错来确定，为了这个目的，一组数字必须进行模拟，观察在闭环系统中的状态。学习需要满足的方程（ 4）。 (4) 为方便起见， P， 和 1之间，用下面的线性变换 （ 5 其中，和是通过模糊调节系统的参数。将这些参数用于计算增益 的 其中 e（ k）定义为识别错误， （ k）是由下式给出的跟踪误差 和 是识别的一部分。由 6行。另外，自动地学习速率自适应，寻找试错最好的参数初始值是可以避免的。为一个典型的模糊系统以其规范化的输出，显示在图 2中，我们可以确定学习速率的范围很容易。 图 2 模糊系统表示。 其中 （ k）和 1（ k）是跟踪误差及其衍生物分别逼近。在图 3（ ，是与隶属函数跟踪误差 （ k）及其衍生物近似 1 （ k）的显示。 （ a） （ b） 在图 3 隶属函数（ k）和 1（ k），其中， K）阴性， k）为零， k）阳性， （ k）阴性， 意味着 1（ k）零，和 （ k）阳性。 在这种情况下，使用的隶属函数是三角形和梯形的形式，为简单起见。在图4中，这些为 4（ a）只表示为学习速率的比例增益 4（ b）只表示为学习速率 的 积分增益 后，图 4（ c）只表示为学习速率的微分增益 （ a） （ b） （ c） 图 4隶属函数 C），其中， 0意味着 p， d 为 味着 p， i 和 d 小。 味着p， p， 糊规则具有结构类型 换言之，该结构是： 其中 模糊集西斯规则与 i=1， 2， .， M。将所得的模糊系统由 9规则形成被显示于表一中。 表一 模糊规则 其中， N， Z/ Z， P， p， m， ，正，小，中，大。去模糊化使用的方法是重力（ 法的中心。 三、仿真设置 倒立摆车系统是在圆柱杆（钟摆）周围的固定点可自由摆动，它是说系统具有重要的机械限制，因为它只能在一个平面上移动。钟摆被安装在一个移动的（汽车）上，这一块可以在水平面内移动 12 。倒立摆车如图 6所示，可以观察到，这一系统是分动，因为它只有一个致动器和两自由度；位置 x，和角位置。该系统的变量和参数的说明在表 2中，并从采取 13 。 图 5 倒立摆系统 表二 系统的变量和参数 对于 空间状态表示，下面的状态变量是必要的： ； ； (11) 其中， 是摆角位置。这种非线性系统可以表示成方程组系统的形式（ 8）： (12) 其中， x R 4， U R，和： (13) (14) 在本文中，这种表示是用于我们的所有模拟并执行 的比较分析控制器。控制算法采用 真，为倒立摆车系统的数学模型。此外，用离散的 模拟了经典的 们控制了系统使用的第二节中所描述的三个控制器，在相同的初始条件和仿真参数，如表三。 表格三 模拟条件 首字母学习速率 制器 P = i=d= 些值被以随机的形式设置。最初通过自动调谐被选定为 d 值离散 块的功能。我们选择了这个功能，因为我们的目的是评估每个控制器有完全相同的增益的性能，简单起见，用于选择控制器的增益。 四 、仿真结果 已经进行了不同的实验，以评估三个控制器的性能。第一个实验是对倒立摆小车的外部扰动进行控制，其主要目的是观察在外部干扰下的控制器的响应。在第二个实验中，引入一个噪声信号，在这里我们可以观察到外部扰动和噪声下的控制器的响应。所有仿真，在 在这个实验中， 度量级外部扰动在 15 秒后系统引入初始化。在图 7（ a）中，我们可以观察控制器的跟踪误差。此外，在图 7（ b）中，我们可以观察到三个控制信号。本实验的结果分析如表四所示，对于经典的 a）中， b）和模糊小波网络的 C）所示。 表四 第一个试验结果分析 （ a） （ b） （ c） 图 7 第一次实验结果 在这个实验 度量级外部扰动了 15 秒后，引入系统初始化，同时引入噪声信号到控制器，观察它的响应。在图 8（ a）中，我们可以观察到控制器的跟踪误差。以同样的方式作为最后的实验中，三个控制信号被显示在图 8（ b）中。本实验结果的分析见表 5（ a）、 5（ b）和 5（ c）分别为经典的 表五 所获得的结果分析 （ a） （ b） （ c） 图 8 第二个实验结果 五、结论 这项工作的主要目的是比较 制器有效跟踪非线性 统的参考信号，我们已经考虑了三种不同的控制器，经典的 模糊及它们的性能控制倒立摆小车，都把注意力集中在三个主要的标准，植物响应，控制信号和跟踪误差。随着收集的数据，我们可以得出这样的结论：无论 模糊 经典 有效。然而，即使们必须注意学习速率自调整模糊 要选择最优学习速率的 有证据表明 感谢 作者感谢来自墨西哥国家科学技术委员会资金，资助号 169062 和 204419以及 参考 文献 1 Y. Y. “of 144006 2 J. A. F. K. . “in on 011. 3 V. T. S. . ID 2, 495004. 4 A. . M. . “ 010, 44. 5 K. . 2006. 6 C. J., L. . “ V 2009. 7 L. . “A 20010). 2010. 8 S. M. . “of 008. 9 H. S., 2001. 10 “an ac 11012), 2012. 11 “ID on 23, 5, 1392 1993. 12 F., R., of a : 0, 000. 13 J. A 3rd 1892, 3. 14 I. S. . P. “ G. T. . 1963, 271350. 15 I., 20(9), 14392009. 16 Y. C., F. J., J. C., J. K., & K. C., 30(4), 2350015. 17 S. L., in ID , 18(5), 1001998. 18 G., A on of , 14(5), 6762006. 19 H., H., A of a of 21(3), 4472013 20 s. ID 3, , 2012. 21 30, , 2350015. 22 in ID 18, , 1001998. 23 G., A on of 14, , 676006. 24 H. H., A of a of 21, , 4472013. 热校准风洞气体温度控制系统的设计与实现 i, 要 ： 本文的设计与实现的热校准风洞的热气体温度控制系统。根据热校准风洞气体温度的控制要求，燃油供给系统基于变频调速控制技术和比例节流阀设计。为了提高控制系统的自动化水平，设计了计算机控制系统、包括 工业的个人电脑。在此基础上分析了系统的动态特性，并建立系统的数学模型。解决系统的特点， 一、简介 热校准风洞 (一种重要的实验系统，它是用于模拟热测试环境的高温和高速气流 1。测试环境的高温和高速气流形成剧烈燃烧的高速气流和航空煤油在燃烧室一定的流 量 。高温、高速气流条件下的温度测试在航空航天技术领域是非常重要的，特别是在航空发动机的设计开发、检验和高温度传感器的动态校准。为了确保 供稳定的测试环境的温度，该气体需要 考虑到在 一定 实验阶段内 气流速度是一个常数，所以气体的温度主要由燃料的流速决定。本文采用一种包括变频泵和比例节流阀来调节燃料热校准风洞中的流量，达到控制气体温度的要求，实现气体温度的控制方法。 众所周知，温度是一个典型的过程控制参数，与一些典型的特征，例如大惯性、大滞后和时变性，因此精确地控制温度，存在一些困难 ;此外， 速气体和煤油之间的化学反应（燃烧）产生的，这使得系统存在不确定性和外部干扰，并且较高的控制精度的要求和温度范围，使控制难度进一步增加。因此，它 很难利用传统的控制方法达到令人满意的结果 虽然最近开发的智能控制为过程控制带来了曙光，它的理论还不完善，是理论研究大于实际应用。因此，迫切需要一种控制方法是进行气体温度的精确控制。 温度控制有着广泛的应用。 et 2 开发了一种级联神经 度控制系统，用于控制过热蒸汽。 et 3 提出了基于物理模型通过均匀加料预测控制压缩点火燃烧的温度控制。 Xu et 4 研究高温多相流风洞温度控制利用遗传算法整定 解决长设置时间的 得了良好的效果。 et 5 新增免疫遗传算法对 et 6提出多回路模型的发动机热管理系统，并利用非线性控制方法实现温度控制。 et 7 研究了的气体通过使用增量模糊 为实现 计控制系统的气体温度为 场 制系统和远程 制系统。并在此基础上，在系统中的特性，如时延，难以建立精确的数学模型， 级控制规律，提出了实现 二、控制系统的工作原理 该 用高速气流作为助燃剂，航空煤油为燃料在实验中，在燃烧的高温喷射流形成周围试样均匀和稳定温度场以及模拟高温测试环境试样中遇到高速气流。为了产生均匀、稳定的温度场， 试系统配备控制系统、燃油供给系统、空气流速系统和冷却系统等。 1 所示。整个系统由燃料供应子系统、 控制子系统组成。燃料供应子系统包括电机泵、可变频率驱动器 (电液比例流量调节阀 (电 磁阀、管道和齿轮流量计等。它提供航空煤油流量符合燃烧室的 要求。燃料供应子系统的操作程序如下：首先，启动系统和供应燃料点火器，然后，供应燃料燃烧室点火成功后，关闭点火燃料电路。控制子系统包括工业控制计算机 (可编程逻辑控制器 (。远程控制器 流量计、流量信号发送到 后这些信号将发送到 过 485 总线。考虑到 操作能力是有限的，其具体的控制算法在 成，然后 向 送控制命令， 实现温度闭环控制 图 1 工作原理 I 系统设计 体温度控制系统的设计包括燃料供给系统、现场控制系统和远程 制方案的设计。 因为有很多类型 同的 料流量有不同的要求。积算温度要求为每个风洞表明， 的温度控制范围是 200 2000 ，相应的燃料流量范围 。对于燃料流量需求广泛，本文在燃料供应系统的设计中使用复杂的流量控制解决方案。即采用变频调速泵实现大流量的控制，并使用比例节流阀来实现小流量的控制。以下将介绍燃料供应系统的设计，从三个方面 ：功能，组成及工作原理。 功能：提供燃料到三个不同风洞的燃烧室喷嘴，并确保燃料以满足测试要求的压力和流量速度。 组成：设计的燃油供给系统的液压原理图图 2 所示。图中显示，它是由两个独立的燃料供应系统，即主要燃料供应系统和辅助燃料供应系统，可以提供燃料给主燃烧器和三个辅助燃烧室风洞。每个燃料供给系统由燃料箱、过滤器、泵、电液比例节流阀，电磁泄压阀、电磁阀、手动阀、止回阀、流量计、压力传感器、仪表和其他组件组成。 图 2 燃油供给系统液压原理图 工作原理：工作原理和控制主燃料供给系统和辅助燃料供应系统的过程是相同的，即变频泵控制和比例节流阀控制相结合的调节方案。燃料供给系统的工作原理是当流量设定的值较大 ()，关闭 由泵控制燃烧室的流量 ;流量设定的值时较小 ()，在 通过 装在燃油电路的旁路控制流量的燃烧室。因为 比例阀有更大的调节范围和更高的分辨率，可与闭环补偿流量来控制实现流量大规模和精确控制。 液压原理图，图 2 所示，实际的燃料供应系统的实施。缸、泵、马达、机油过滤器，比例节流阀被安装在泵的房间里，如图 3 所示。电磁阀、流量计、压力传感器和手动截止阀分别安装在风洞实验的领域中，如图 4 所示。 图 3 在水泵房设备 图 4 在字段中的设备 现场控制系统采用 动停止状态监控系统，报警 和燃料流量的闭环控制。 为了完成控制系统的安装，设计了燃料控制柜。控制系统的主要组件被安装在燃料控制柜：这些组件包括 钮，灯，文本显示仪表，数字显示仪表，继电器，温度采集仪器仪表。此外，为了防止电磁干扰，一个 和燃料控制柜由若干三芯电缆连接，并可以从 控制信号传输到 本文中的 块是西门子 于大量的信号在系统中，因此，设计的系统，选择多个 些 块包含一个主模块 26，两个22继电器输出模块，一个 输出模块，两个 拟量输出模块和两个 拟量输入的模块。 燃料控制柜和 5 和图 6 所示。 可靠性高，灵活的系统设计，易于控制，抗干扰能力强和较高的性价比等优点。但是，它也有缺点，其中之一是 制系统的接口主要是由组成的按钮、开关、灯等，各种数据曲线不能实时显示。第二个是 以一些复杂的控制算法不能由它实现。因此，在实现制系统 的基础上， 制系统的开发是为了继承和扩展 功能。在本文中，远程监测和控制该 C+作为一种开发语言 图 5 燃油控制柜 图 6 变频控制柜 根据系统的要求，本文远程监测和控制系统需要以下功能： (1)读取数字 获取在 保正确显示的各种状态 ;（ 2）读取 力和频率，以确保在 （ 3）发送命令到 写入一个值到 便远程计算机控制系统可以控制 系统启停、点火、控制流量 ;（ 4）读取温度寄存器仪表的值，从而使风洞内的气体温度以曲线形式显示在 5）实现了燃料流量和气体的温度的控制算法，并将算法输出值发送到控制变频器或 而实现燃料流量和气体温度控制。远程监测与控制系统的主界面如图 7 所示。 图 7 远程控制系统主界面 系统建模 A 燃料供应系统的流量模型 因为燃料供应系统有两种不同模式的操作，泵控制模式和 制模式，因此，将分别建立每个模式 下的数学模型。 传递函数之间的泵的输出流量 以通过引用文献 8控制模式下 电压频率比 ;增益频率 f 与 输入的控制电压 比； 位移 ， 单位 r； 是电机轴的转动惯量，单位 kg*m2;电机极对数 ; R2是转子的等效电阻，单位； 机轴的阻尼系数，单位 N*m*s/ 我们认为该比例阀为一阶惯性和比例放大器作为 制模式下的比例部分，然后输出流量的比例阀 比例放大器的输入的电压 间的传递函数可以表示为 阀芯位移驱动系数，单位 m* 流量系数； 放大器增益，单位 A* 是 地区梯度 ，单位 m;T 时间常数 ； 燃料密度， kg/v 是 操作压，单位 因为 燃烧室的燃料流量等于所述泵的输出流量减去 输出流量，因此，燃料供给系统的整体流量模型可以表示为 该 以作为集中的参数系统，根据能量守恒的定律，认为系 统温度有秒的时间延迟，因此，气体的温度和燃料流量之间的传递函数可参照文献 10。它可以表示为 H 是热值的燃料， J/ 是燃烧室的体积， kg/J ( )； kg/s； K 是燃烧室壁的传热系数， W/（ ） ; kg/m3;冷却水的流量， m3/s;冷却水的比热容， J/（ ） ; 和 是比例因子。 三、控制器的设计 整个系统的控制方案如图 8 所示。它是一个典型的串级控制系统。内环控制系统以流量作为控制目标和外环控制系统以温度为控制目标。外环控制系统的输出是输入的内部控制系统，形成了一种串级控制系统。 图 8 系统的控制方案 控制器的设计 从第四节 燃料供应系统 的流量模型 在两种控制模式，是一个简单的一阶惯性系统，因此，为了简单起见，本文选择 其中 应用最广泛的用该算法 作为控制器内部循环流量。 由于增量式 用在最 广泛地 的 计算机控制系统，本文选取的增量式 制规律作为控制器，其方程可参照文献 11。 比例、积分、微分系数。 从 (5)和 (6)，增量式 为 计算机控制系统 的执行 是非常方便的，因为它只需要存储最后三个采样 误差 e(k)、 e( e（ 从第四节 该 系统的温度模型是一个纯时滞的系统，模型不够精确，因为在建模过程中有一些假 设 。此外，该系统的温度模型也是不 确定的 系统参数；因为 这些 系统参数是 不在相同的 马赫数（风速）。 该 系统 的 两个特点增加了系统的控制难度。所以很难通过使用简单的 态矩阵控制）是一种基于阶跃响应被控对象的模型预测控制算法。该方法有一些特性，例如 大时滞、多变量、 不确定性、 强耦合和难以建立精确的数学模型， 并 已成功应用在许多工业过程控制系统 12。因此，本文选择 制法由三部分 组成 ，即模型预测
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