MC56F84543单片机的密闭容器内压力控制系统设计

MC56F84543单片机的密闭容器内压力控制系统设计

 

　　MC56F84543单片机作为控制器，实现对密闭容器内汽液混合状态下的蒸汽压力和炉壁温度进行控制的方案。该控制器采用模糊控制技术，适用于非线性、时变和时滞系统。实验结果表明，它具有无超调、无静差、鲁棒性强等特点。

 

　　本系统采用的压力传感器为Honeywell公司的SCC系列产品，压力传感器起到惠斯登桥的作用，在恒流源驱动时可提供稳定的温度输出。SCC前边的电路提供恒流源；后边的电路中，U3、U4、U5、U6均为集成运算放大器，利用U3、U4作为跟随器，可以起隔离作用，避免后边电路中的信号对前边电路产生影响。R3为电位器，调节它可以进行压力传感器偏置的校准，调节R7可以改变压力传感器输出的电压的放大倍数。

 

　　本系统的加热部件选用加热丝，通过对晶闸管的通断控制实现加热功率的变化。

　　MC56F84543是双向晶闸管输出型的光电耦合器，其作用是隔离单片机系统和触发外部的双向晶闸管。当单片机输出高电平时,MOC3021的输入端有电流输入，输出端的双向晶闸管导通，触发外部的双向晶闸管KS导通。输出高电平的时间便是触发脉冲的宽度。

　　本系统是通过对炉壁加热实现高温高压蒸汽的，该过程是一个非线性、时变的过程，因此采用模糊控制技术来控制本系统。

　　模糊控制器设计的关键是求取模糊控制表，具体的设计方法如下：

　　(1)模糊控制器的输入输出变量

　　确定实际温度与给定温度的偏差T及实际压力与给定压力的偏差P作为输入变量，把控制加热装置电流的单片机一个I／O口在单个采样周期内输出高电平的时间作为输出变量。这样设计的模糊控制器是双输入单输出的。

　　(2)确定输入、输出的范围及其对应语言变量的论域元素和量化因子系统输入输出实际变化范围P、T、U根据系统的实际情况设定，元素整数论域及其范围可根据需要设定。在本系统中，由于不允许有温度和压力的超调，且温度值一直在向接近设定值的方向变化，所以T、P均为负值，因此可设定P和T的元素整数论域范围如下：

　　(3)精确量到元素整数论域的转化

　　根据得到的温度偏差T及压力偏差P的精确量，分别乘以相应的量化因子k1、k2，并将其对应到元素整数论域上的整数点处。

　　(4)模糊控制规则表的建立

　　模糊控制规则的确定有很多方法：1)根据专家经验或过程控制知识生成规则；2)根据过程的模糊模型生成控制规则；3)根据对手工控制操作的系统观察和测量生成控制规则；4)根据学习算法生成控制规则。本系统中根据专家经验建立模糊控制规则。

　　(5)模糊量的精确化

　　通过模糊控制规则表得出的输出量是一个模糊量，必须经过精确化处理后才能去控制对象，这个过程称为精确化，也称为反模糊化或模糊判决。通常采用的方法有重心法、中位数法和最大隶属度法。本系统中采用最大隶属度法进行模糊判决。