基于模糊控制算法的陀螺温控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度控制系统，特别涉及一种应用于陀螺系统的温度控制系统。
【背景技术】
[0002]在舰船中，陀螺仪是关键的部件，陀螺球体与陀螺壳体之间内充满悬浮液体。陀螺球体质量和悬浮液体比重的选择，应确保在悬浮液体加热到工作温度以后，陀螺球体可以拥有中性浮力。所以温度控制系统的设计应保证加热和保持充入陀螺部件的液体的常值工作温度为56 ±0.2°C，因此在这个温度上陀螺球体具有中性浮力。
[0003]传统控制方法(包括经典控制和现代控制)在处理具有非线形或不精确特性的被控对象时十分困难。而温度系统为大滞后系统，较大的纯滞后可引起系统不稳定。大量的应用实践表明，采用传统的PID控制稳态响应特性较好，但是难以得到满意的动态响应特性。模糊控制的优点是能够得到较好的动态响应特性，并且无需知道被控对象的数学模型，适应性强，上升时间快，鲁棒性好。但是模糊控制也存在固有的缺点，容易受模糊规则有限等级的限制而引起误差。
【发明内容】
[0004]本发明是采用C8051F017单片机作为控制内核，并采用了Fuzzy-PID复合控制，从而到达对陀螺系统高效精确的控制的目的。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
一种陀螺温控系统，包括:电桥电路、滤波放大电路、单片机主控电路、控温电路、热敏电阻、加热片;其特征是:单片机主控电路连接滤波放大电路和控温电路;滤波放大电路连接电桥电路;电桥电路连接热敏电阻;控温电路连接加热片;热敏电阻连接加热片。
[0006]所述单片机主控电路中采用C8051F017单片机。
[0007 ]本发明的硬件电路主要包括:放大电路、接口电路、滤波电路、设计与调试部分，单片机与各部分的接口处理部分。采样电路采集温度信号经前通道送入到单片机的ADC接口，经过单片机从其DAC电路输出，输入到控温电路中，实现对温度的控制。前通道采样电路主要是有一电桥电路和一个差动放大电路组成，后通道的控温电路是由加法器电路、电压-电流转换电路和达林顿供放管构成的。
[0008]本发明的优点:本发明无需知道被控对象的数学模型，适应性强，上升时间快，鲁棒性好。本发明采用C8051F017单片机作为控制内核，并采用了Fuzzy-PID复合控制，弥补了单纯采用PID算法的不足，对PID参数的模糊自适应整定进一步完善了PID控制的自适应性能，在实际应用具有较好的推广价值。
[0009]本发明具有以下功能:
(I)温度检测，用于检测系统的输出温度，即陀螺部件内液体的温度，以便对加热器的控制做出决策。
[0010](2)温度设定，用于设定陀螺部件的工作温度，对于不同的要求设定的温度不同，对于系统的输出，考虑下列信号:加热器控制信号，由可控硅来控制加热器的工作状；向用户显示系统当前的温度。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的系统框图。
[0012]图2为模糊控制的算法示意图。
[0013]图3为本发明的程序流程图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
实施例1
结合图1，图1为本发明的系统框图。本发明的硬件电路重要包括:放大电路、接口电路、滤波电路、设计与调试部分，单片机与各部分的接口处理部分。采样电路采集温度信号经前通道送入到单片机的ADC接口，经过单片机从其DAC电路输出，输入到控温电路中，实现对温度的控制。前通道采样电路主要是有一电桥电路和一个差动放大电路组成，后通道的控温电路是由加法器电路、电压-电流转换电路和达林顿供放管构成的。本发明具有以下功能:
(I)温度检测，用于检测系统的输出温度，即陀螺部件内液体的温度，以便对加热器的控制做出决策。
[0015](2)温度设定，用于设定陀螺部件的工作温度，对于不同的要求设定的温度不同，对于系统的输出，考虑下列信号:加热器控制信号，由可控硅来控制加热器的工作状；向用户显示系统当前的温度。
[0016]实施例2
结合图2，图3，图2为模糊控制的算法示意图，图3为本发明的程序流程图。本发明的软件按功能采用结构化设计方法，包括初始化、自检键处理、通讯、显示PID运算、模糊运算、输出控制、计时、存储、报警等模块，除初始化以外，其它模块均循环执行。初始化模块设定C8051F017及串行口工作方式、定时器，通讯波特率发生器，安排各种中断的处理方式并开中断.同时设置控制器的控制参数和工艺线，对程序的有关单元和标志位置值。中断服务程序有三类键盘中断获取键的扫描码，模数转换中断获得温度的BCD码设定为20ms中断，作为占空比的计数脉冲，同时进行I秒定时，供主程序的计时模块形成各种任务的时序。
[0017]程序主循环中，键处理模块完成键译码并处理显示模块定时对数码管刷新存储模块每分钟存储一次温度值，可供追忆报警模块判断是否有超温、断耦等，并进行指示.通讯模块每次循环询问是否有呼叫，若有则继续接受命令码，根据命令码接受各控制参数组的参数，或向上发送实时温度及历史温度，否则跳过该模块。键盘和通讯均可设置的控和参数共分4组，分别是:
(I)比例度，积分时间，微分时间(PID);
OKhKhK3JD;
(3)模糊控制表；
(4)工艺曲线(温度一时间表)。
[0018]采样周期取20秒，由10个占空比可调的方波组成，这样PID或模糊运算后最大输出量是100，比例因子K据此来选择。自检模块对关键硬件实行上电自检或按键自检，包括CPU指令系统诊断、EPROM诊断、RAM诊断、键盘数码管诊断、A/D诊断等。
【主权项】
1.一种陀螺温控系统，包括:电桥电路、滤波放大电路、单片机主控电路、控温电路、热敏电阻、加热片;其特征是:单片机主控电路连接滤波放大电路和控温电路;滤波放大电路连接电桥电路;电桥电路连接热敏电阻;控温电路连接加热片;热敏电阻连接加热片。2.根据权利要求1所述的一种陀螺温控系统，其特征是:所述单片机主控电路中采用C8051R)17 单片机。
【专利摘要】<b>本发明采用</b><b>C8051F017</b><b>单片机作为控制内核，并采用了</b><b>Fuzzy-PID</b><b>复合控制，从而到达对陀螺系统高效精确的控制的目的。本发明的硬件电路主要包括：放大电路、接口电路、滤波电路、设计与调试部分，单片机与各部分的接口处理部分。采样电路采集温度信号经前通道送入到单片机的</b><b>ADC</b><b>接口，经过单片机从其</b><b>DAC</b><b>电路输出，输入到控温电路中，实现对温度的控制。前通道采样电路主要是有一电桥电路和一个差动放大电路组成，后通道的控温电路是由加法器电路、电压</b><b>-</b><b>电流转换电路和达林顿供放管构成的。本发明具有以下功能：温度检测，用于检测系统的输出温度，即陀螺部件内液体的温度，以便对加热器的控制做出决策；温度设定，用于设定陀螺部件的工作温度。</b>
【IPC分类】G05D23/24
【公开号】CN105549650
【申请号】CN201510987042
【发明人】黄东梅
【申请人】哈尔滨米米米业科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月19日