基于单片机的加热炉温度模糊控制系统

　　1 引 言

　热处理加热炉具有大惯性、纯滞后等非线性以及时变的特点，开关炉门、加热材料、环境温度以及电网电压等都影响控制过程，基于精确数学模型的常规控制例如PID控制难以保证加热工艺曲线要求。作为非线性控制的一大分支，模糊控制在上述温度控制系统中可以得到较好的应用。

　　模糊控制是智能控制的分支之一，他具有以下特点：

　　2模糊控制器的设计

　　本控制系统主要完成数据采集、温度显示、炉温控制、故障检测以及报警等功能，智能模糊控制器由单片机完成，采用规则自寻优的控制算法进行过程控制。加热炉采用双向可控硅控制，由单片机输出通断率控制信号，产生可控硅的过零触发脉冲。

　　整个系统的核心是模糊控制器，8098单片机是控制器的主体。他与若干扩展电路(程序存储器、数据存储器、地址锁存器、地址译码器等)构成处理器模块。测温热电偶输出的mV信号经变送器芯片转换成O～10 V的标准信号，再将此信号经A／D转换之后送入单片机，单片机根据输入的各种命令，通过模糊控制算法计算控制量，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而控制热处理加热炉。此外，智能控制器还包括硬件看门狗电路故障检测电路、数码显示电路以及电源等。智能模糊控制器的硬件框图如图1所示。

　模糊控制器的主程序包括初始化、键盘管理及控制模块和显示模块的调用。温度信号的采集、数字滤波、标度变换、控制算法以及温度显示等功能的实现由各子程序完成。软件的主要流程是：利用8098单片机的定时器TO和软件计数产生采样周期，周期到，程序则转入控制模块，调用A／D转换、数字滤波及标度转换模块得到炉温的反馈信号，根据偏差和偏差的变化率计算控制量，输出脉冲信号控制过零触发器。启动、停止以及给定值通过键盘利用外部中断产生，有按键输入时则调用中断服务程序。程序流程如图2所示。