摘要：讨论了利用模糊控制技术设计的单片机模糊炉温控制系统，并将其应用于退火炉炉温控制上。试验表明，这种控制系统比传统的PID调节控制系统精度高、速度快

    关键词：模糊控制  单片机  退火炉  炉温

    模糊控制技术是以模糊数学为基础发展起来的一种新的控制技术。模糊控制方式是一种非线性控制方式，对无法取得数学模型或数学模型相当粗糙的系统可以取得令人满意的控制效果。退火炉炉温控制是一种非线性的时变的复杂过程，炉温控制直接影响着工件的退火质量。本文讨论了利用模糊控制技术设计的单片机模糊炉温控制系统，实验表明该系统比传的PID炉温控制系统精度高、速度快。

1 单片机模糊炉温控制系统的工作原理

    单片机模糊炉温控制系统的工作原理如图1所示。该系统的被控对象是退火炉，被控参数是炉内温度γT，退火炉燃实为煤气，改变阀门的开度便可改变退火炉内燃烧的煤气流量，从而改变炉内温度。单片机模糊炉温控制器。控制器根据系统给定温度和炉内实际温度及炉内实际温度的变化率，利用模糊控制算法，求出控制系统的控制输出量μk（数字量），经D/A变换器转变为控制模拟量以控制煤气阀门的开度，从而改变炉温。

2 模糊控制器的设计

考虑到退火炉炉温具有非线性、时变等特点，单片机模糊炉温控制器采用模糊控制理论，通过总结操作人员对过程的操作和控制的经验，用模糊条件语句构成控制规则，采用极大极小合成运算原理，从而得到一个模糊炉温控制模型。模糊控制器的控制步骤大体分三步：精确量模糊化、模糊控制规则推理模糊、模糊判决。

2.1 确定模糊变量

模糊控制器采用目前广泛使用的二维模糊控制器。确定模糊变量为：

A：u—炉温温度偏差，

B：△u—炉温温度偏差变化率，

C：c—煤气阀门开度。

2.2 精确量的模糊化取

取炉温温度偏差u、炉温温度偏差变化率△μ作为控制器的输入信息，二者皆可用模糊语言变量表示为负大（NL）、负中（NM）、负小（NS）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PL）。模糊化是对模糊控制器的输入变量求取相应语言值的隶属度。

对于输入变量u，其隶属度以图2的图线表示；对于输入变量△u，其隶属度以图3的图线表示。经过模糊化后，可以得到u的隶属度为：μNL（u）、μNM（u）、…、μPL（u）；△u的隶属度为：μNL（△u）、μNM（△u）、…、μPL（△u）。

由上面的两个隶属函数图可知，对于个给定的u或△u，至多有两个对应的模糊语言值为0。

2.3 模糊控制规则推理

在单片机模糊炉温控制系统中，采用If Ai and Bi Then Ci为模糊控制规则。其中，Ai为误差模糊子集，Bi为误差变化模糊子集，Ci为输出量模糊子集。

模糊关系采用

模糊推理采用Ci=(Ai×Bi)oRμμμ

利用式1、式2求出模糊控制规则，模糊规则揄按照模糊规则来完成，最后形成输出变量的隶属度。单片机炉温模糊控制规则如表1所示。

表1 模糊控制规则