电烤箱模糊自整定PID控制系统的设计

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当今社会随着科技的发展越来越智能化,因此当前智能化温度控制系统的发展页越来越趋向主流。电烤箱是越来越被年轻消费者喜爱,其原理主要是产生发热管的的辐射热量来加工食物,方便大家的日常生活,但由于烤制实物种类繁多,且烤制温度的高低将直接影响烤制食物的品质,因此,研制高精度、智能化温度控制器,设计低成本温度控制系统对提高电烤箱的市场竞争能力具有现实意义。电烤箱温度是一种非线性变化、时变性大且温度的变化往往有滞后性,温度变化往往想单边方向发展,想要建立数学模型比较困难,传统的烤箱的旋钮控制方法和常规PID控制都存在温度偏差大、精度低等问题,难以达到较好的控制效果。针对传统控制方法的不足,本文提出了一种基于模糊自整定PID控制电烤箱温度控制系统,并应用验证了系统的可行性。主要完成的工作如下:1、分析了系统的功能需求与性能要求,对市场上常见的两款电烤箱做了研究分析,了解电烤箱的温度特性,常用按键及控制方法,提出了基于单片机模糊PID智能控制系统的设计方案。2、由于系统被控对象的不确定性和温度时滞大的因素,通过MATLAB仿真对比,分析研究了单纯的PID控制和纯模糊控制的各自优势点,设计出把两者整合在一起的一种控制算法,最终实现能够实时自整定参数,该控制方法抗干扰性能好并具备温度可调节时间短、超调量小等优点。3、设计了单片机为核心的整体电路原理图,特别是控制功率输出的电路、按键与显示电路等硬件设计,编写了数据采集、控制驱动等软件模块,探讨了保证系统可靠运行的相关措施。该系统已成功用于实验室的电烤箱温度控制,仿真与应用结果表明:采用本系统是硬件结构合理,算法是可行,有效改善了电烤箱控制的动、静态性能,达到了预期目的。
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