即热式电热水器模糊温度控制器的研制.txt

智能家用电热水器控制器设计参考资料~~！！

工程硕士
睿工F  7,
  硕士学位论文
论文题目:
作者姓名
指导教师
学科专业
所在学院
俞红杰
提交日期
浙江工业大学
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作者签名:前枷奄日期:必三丁月/口日
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一
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作者签名:翁妙霜日期:今护阳
导师签名砂肯2臀似过~一日期浏年J’”‘犷日浙江工业大学工程硕士学位论文
摘要
模糊控制理论是模糊数学在工程应用中的一个重要分支，其基本思想就是利
用计算机来实现人的控制经验，它是模糊理论与计算机技术、自动化技术相结合
的产物，由于其良好的控制特性而得到广泛应用。
本文应用ATMEL单片机AT89552作为核心部件，并引用了模糊控制理论与
现场调试相结合的办法编制出具有智能补偿的系统软件，从而克服了PID控制方
式中存在的进入恒温状态所需时间长、控制精度低、PID参数设置方法不易掌握等
缺陷而造成的时间和能源的浪费，使系统工作效率低下，不能很好满足使用的要
求。实际运行表明，应用本系统控制技术而设计的即热式电热水器温度控制系统
工作稳定可靠，控制精度高，过渡过程时间短。
本文首先介绍了系统的总体组成，然后分硬件与软件两部分进行阐述，硬件
中先描述了整体结构和各模块的相互关系。对于较新的可编程芯片又进一步介绍
了其内部结构及外部特征。软件部分分别阐述了PD控制算法和模糊控制理论，
然后说明模糊控制在本系统中的应用，之后给出程序流程说明模糊控制在该系统
中实现，最后对本系统进行了总结。
本软件采用模块化设计。在主程序模块下分成若干彼此独立的分模块，在各
模块适当位置设置软件陷阱，进行冗余设计，在信号采集与处理程序中采用多种
数字滤波的方法，以消除随机的尖脉冲干扰。
本系统可以实现对热水器水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推
广、应用价值。性能达到目前国内的同类设备水平，且价格低廉。
关键词:模糊控制，PID控制，单片机，温度传感器，霍尔传感器
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，浙江工业大学工程硕士学位论文
ABSTRA
.
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Theuf石守eonirolhteoyr15naimPortnatbrnaehinnegineeringpaPlicationsof
ufzzymhatematies.ItsbasiehtoughtisusingeomPutertorealizePeoPle，5conrtol
exPerienee.It15hteresultofhteufZZytheoyreombinedwihteomPuterteemlologynad
uatomatieteehnolo.gyAlldit15widelyusedbeeuaseofistgoodeonrtoleharaeteristies.
ThistextusesSnigle一ehiPnrieroeomPuterAT89552ofATMELashetkeyp叭叨d
hvaeProgrnunaedsystemsotfwaerwithintelligeneeeomPensationusinghtemethodofhte阮zyeontrolhteoyreombinedtogehterwithfielddebug，thi拐ovecromeshte
disadvnatagesofwasteoftimenadenegryexisetdinPIDeonrtolmehtod，eausedbyhet
longneeessarytimetoeracheonstnattemPeratuxestaet，loweonrtolPereision，diffieulty
tograsPhtesettingmethodsofPIDParmaetersect.，whiehmkaesystematieworking
effieieneylownadena，tmeethtedmenad.Pacrtiealrunningindieateshtathte
temPeartureeonrtolsystemofeleertieheaterdesingedusinghtissystemeonrtol
teehnology15steadynaderlibale，wihthihgconrtolPreeisionnadshortrtnasitiontime.
ThistextinrtodueesfirstlyhteovearlleomPostiionofhtesystem，nadhten
describestiswtoPartsofhardwarenadsotfware.Theinteractionsbetweenwhole
sUrteUrtenadeverymodulearedeseribednihtehardvvare.ForhtenewerProgranunable
hciPs，hteriintemalsrtuch双esnadextemaihcaracteristiesareinrtoudeed加rht.erThe
PartofsotfwarexePlainsPIDeontr01algorlt知mnadufZZyeontroltheorysPearatelynad
illusrtaetshtePaPlieationofufzyzeoTDtolin侃5ysstem.TheProoedureflow15
Providedtoshowhterealizationofufzzyeontrolinhtissystem.Finallythesmunraryofhtissystem15given.
Thesotf、valedaoPtsmodulardesing.SevearlseParatesub一modulesaerdivided
underhtemaniProgrmamodule.AndsotfwarertpasaersetPunitheProPerPostiionof
everymoduletocaryroutredundnatdesign.InhetsignalcolleetingnadProcessnig
PoreeduremnaykindsofdigitalfiltermehotdsaerdaoPtedinorderotgetridofhet
inteerfreofrnadomsharPPulses.
Thissystemcnarealizethereal一timeeontrolofhtetemPeratureofhtewaterheater，
初thsrtongPortbailityofhteProcedure.It15wohrtyofPoPularizationnadpaPlieation
naditsPerofmrnaeeeraeheshtedomesties加ilarequlPmnetlevelatPreseni，wihtlow
COSt.
Key钾ords:九zzyeonrtol，PIDeonrtol，singleehiPmicoreomPute，retmPerature
senso几Hall，5sensor
II
、"产浙江工业大学工程硕士学位论文
目录
摘要................................................……，..........................................................……，.……I
ABSTR八.CT...............................................................................................................……11
第一章绪论....................................................................................................……;…1
1
.
1研究的背景.......................................................……，....................................……1
1.1.1即热式电热水器的背景及其发展状况.............……，.................……，……1
1
.
2模糊控制技术在国内外的发展现状..........................................................……2
1.2.1模糊控制技术在国外的现状和发展................................................……2
1，2.2模糊控制技术在国内的现状和发展................................................……3
1.3本课题研究的目的与意义..……，..........……，..........................·····.···············一4
第二章控制系统的总体方案设计................................……，..…，...............……，.......……6
·
2
.
1系统总体方案设计................................................·.····································……6
2.2控制系统的硬件组成及工作原理..............................................................……6
2.2控制系统硬件电路的设计..........................................................................……7
2
.
2
.
1温度检测电路............……，....................................····...······················……7
2
.
2
.
2水流检测电路............……，，..............……，....·····························，········……11
2.2.3输出控制电路........................................................·..·······················……13
2
.
2
.
4过零检测电路................................................·...······························……巧
2.2.5键盘、显示接口电路....................................··································……16
2
.
2
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6单片机的选型.......................................................······，··················一162.2.7隔电墙技术.，..…，..............................................................................……16
2.3控制系统软件设计..................................................................··...·············……17
2
.
3
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1主程序..........……，.......……，...............……，.........................................……17
2，3.2TO、Tl中断服务程序..................................................................……18
2，3.4数据采集模块设计........................................................................·.一19
2.3.5键盘、显示模块设计.............................……，......................……，.....……19
第三章控制系统原理研究....……，.......................................·......·····..·············……21
3
.
1PID控制原理.........................................................……，.·····························……21
3.1.1常规PID控制原理....................................................……，.······，·······……21
3.1.2数字Pm控制算法........................................................................……22
3
.
2模糊控制系统原理.........................................................·.......·····.·············……25
3.2.1模糊控制系统的概述.............................……，.......·......··················……、·25
3.2.2模糊控制系统的组成.……，.……，，..…，............……，............................……26
第四章模糊控制系统的设计.....................................................··.·······················一34
护浙江工业大学工程硕士学位论文
4
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1基本模糊控制器的设汁............................................................................……34
4
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1.1量化因子和比例因子的选取...........................................................……34
4.1.2输入、输出论域与语言变量的选取..................................……，......……35
4
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1.3采样时间的选择.....................................·········································……36
4
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2模糊合成推理算法及调整决策矩阵...........................................……，......……38
.42
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1合成推理算法...........................................············……，····················……38
4.2.2控制规则和模糊控制查询表的形成..............................................……39
.42
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3模糊关系R的求取.........................................................................……42
.42.4控制参数的解模糊判决...........……，...................................……，......……44
4
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3模糊控制步骤及软件实现框图................................................................……44
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3
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1模糊控制步骤.........................................·········································……44
4.3.2系统软件实现框图..................................·········································……45