密闭容器内压力控制系统设计R5F212L4SDFP单片机

密闭容器内压力控制系统设计R5F212L4SDFP单片机

 

　　一种用R5F212L4SDFP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。

　　R5F212L4SDFP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。

　　选用R5F212L4SDFP单片机作为主控制芯片，它有40根引脚，振荡频率可达20MHz，内含4KB的程序存储器和192Bytes的RAM。内置3个定时器，2个模块，一个同步串行通信接口，一个5输入通道的8位A/D转换模块，并提供了12个中断源。

 

　　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)模糊量的精确化

　　本系统中有两种工作流程供选择，一种是1.2×105Pa，另一种是2.0×105Pa。测温传感元件RTD放置在容器外壁某位置。在加热过程中，壁温应限制在某一温度T1以下，因为过高壁温产生的热辐射会对容器内的被消毒物品产生较大影响。