隨著現代：業(yè)水平的提高，溫度控制的對象日益復雜化，越來越多呈現出非線性、時變等特點，很難甚至無法對其建立的數學模型。采用以往的線性模型以及P1D控制等經典控制方法往往很難達到理想的控制效果。另一方面，模糊控制理論作為現代智能控制的的分支之一，具有不依賴對象的數學模型，魯棒性強，算法容易實現并可以利用人的經驗知識等傳統(tǒng)控制方法不具有的優(yōu)點，被越來越普遍的應用于現代工業(yè)過程控制中。
一、系統(tǒng)構成
系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示，PICl6f877單片機ll為控制系統(tǒng)的核心，LM74數字溫度傳感器的將采樣信號轉換成數字信號送入PIC單片機作為模糊控制的輸入，PIC單片機根據輸入數據通過模糊控制算法計算出控制輸出量，采用調功率原理來控制加熱器的電功率，以此調節(jié)溫度，由單片機的RC2引腳輸出的脈沖信號控制雙向可控硅導通，控制電阻絲的實際加熱功率，與此同時打開真空泵，抽取箱體內的空氣使其達到一定的真空度。若設定的溫度低于電阻絲當前的溫度或溫度超調，則調整信號的-與空比，進而調節(jié)電阻絲的加熱功率，使電阻絲的溫度變化。從而實現對真空干燥箱的溫度控制。
 
 
 


 
 
 
溫度控制對象為干燥箱內的中空加熱板，利用電阻絲對其加熱。加熱點和溫度采樣點不在同一位置，將采樣點設為六個，距加熱板最遠處，最近處，以及中間處各設兩個，最后取平均值作為模糊輸入信號。干燥箱的殼體由保溫層構成，能防止熱能的散失。加熱板溫度控制和它的熱傳導及熱平衡特性有關，其數學模型具有現代工業(yè)控制模型的非線性、大慣性、時變等特點。
二、硬件設計
控制核心采用美國Mierochip公司的PICl6系列單片機。它是一種新型的采用COMS工藝的8位單片機。采用先進的哈佛流水總線結構及精簡指令集RSIC，因其功耗低、體積小、成本低、功能強大和簡單易用等特點，日益成為各種丁業(yè)控制應用的主流單片機。本系統(tǒng)采用了PICl6F877作為控制系統(tǒng)的核心。它內置8k×14位的flash程序存儲器，可多次修改程序，便于系統(tǒng)升級。內部集成的8路10位A／D轉換器和PWM輸出模塊，大大簡化了外圍的硬件電路，提高了可靠性。另外它還具有22個I／O端口、14位中斷資源、片內上電復位、延時電路和看門狗電路等、SPI模塊等，豐富的功能和硬件資源，可以很方便實現一些使用的系統(tǒng)擴展功能。
 

 
 
 
 
(1)信號采樣模塊
LM74是12位串行數字溫度傳感器，分辨率可達0．06250C，適用溫度為-550C～1550C．該溫度傳感器內部集成了一個溫度傳感單元和一個具有串行SPI／微線兼容接口的13位數轉換單元，無需外加前置放大單元和A／D轉換單元．
(2)電源模塊
電源管理模塊采用變壓器將220伏交流電壓整形變壓9伏，經過濾波，LM7805C穩(wěn)壓到5V后送給各單元，對單片機和其外圍器件供電。電源地，信號地彼此隔離，以避免電機設備工作對數字電路的干擾。
(3)按鍵模塊
按鍵采用4鍵簡潔易用，其功能分別為模式啟動鍵、數值增加鍵、數值減少鍵、顯示切換鍵。開機時初始化一個溫度值。鍵的處理通過單片機I／O端口對高低電平轉化來實現。
(4)顯示模塊
顯示模塊采用LCD顯示。由于PIC單片機I／O端口具有較大的帶負載能力，能滿足LCD顯示的需要，溫度顯示都采用串行連接。
(5)輸出控制模塊
輸出控制電路如圖2所示。采用雙向可控硅和加熱電阻絲串聯在交流220V、50Hz市電回路中，再給定的周期內只要改變可控硅導通時間便可改變加熱絲的加熱功率，以達到控制溫度的目的。可控硅的導通時間是通過可控硅控制板上觸發(fā)脈沖加以控制的，該觸發(fā)脈沖由PICl6F877在RC2引腳上產生，經過零同步脈沖同步后從光耦驅動器MOC304l輸出送到可控硅的控制板上。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路(主要包括電壓比較器LM311和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MCl4528)產生。電壓比較器LM3ll用于把50Hz正弦交流電變成方波。方波的正邊沿和負邊沿分別作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個輸入觸發(fā)信號，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個窄脈沖經二極管或門混合后就可得到對應于交流220V市電的過零同步脈沖，此脈沖一方面可作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到控制電路，另一方面還可作為計數脈沖加到單片機。經同步后負載上得劍的電壓為一正弦波，電壓每次過零時，晶閘管是導通且同時可控的。http://www.dgzhenghang.cn