1.本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种模糊自整定养生自动熬制控制系统。
背景技术：
2.常规的pid控制由于其结构简单、易于实现，至今在温度控制系统中仍有着广泛的应用。而对用于养生药膳熬制加热这种大滞后、非线性、时变的系统，常规pid由于采用线性定常的组合方式，难于协调快速响应和稳态特性之间的矛盾，系统参数时变导致其鲁棒性，因而pid 的应用也不是特别理想。针对一些大滞后、非线性的温度控制系统，国内学者做出了很多研究，但是基本没有关于养生药膳自动熬制系统的温度控制方案。因此，本发明针对养生药膳锅炉的温度控制方法，将模糊控制与pid控制相结合，设计了一种模糊自整定pid控制系统，根据设定的模糊规则进行模糊推理，实现pid参数的在线自整定，改善常规pid对于响应速度和稳态特性之间难以协调的状况，从而达到系统性能的最优化，提升养生药膳汤高品质出产率，为企业增加经济效益。
技术实现要素：
3.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
4.一种模糊自整定养生自动熬制控制系统，主要包括模糊推理机、pid控制器、第一固态继电器、第二固态继电器、保温容器发热盘、瓦罐容器发热盘、第一温度传感器、第二温度传感器、模拟电子开关、前置放大电路和adc模拟数字转换器，其特征在于，模糊推理机、第一固态继电器和第二固态继电器与pid控制器相连接，第一固态继电器与保温容器发热盘相连接，第二固态继电器与瓦罐容器发热盘相连接，保温容器发热盘与第一温度传感器相连接，瓦罐容器发热盘与第二温度传感器相连接；所述的第一温度传感器和第二温度传感器将检测到的温度信号依次经过模拟电子开关、前置放大电路、adc模拟数字转换器输入到pid控制器中。
5.所述的pid控制器输出信号为脉冲宽度调制信号，所述的第一固态继电器、第二固态继电器采用pwm芯片控制自动熬制系统开关单元的通断。所述的检测实际温度的传感器为ad590 集成模拟温度传感器，且为三线制的。
6.所述的第一温度传感器、第二温度传感器为ad590集成模拟温度传感器，且为三线制的。
7.所述的模拟电子开关接收加热第一温度传感器、第二温度传感器的温度信号，经过前置放大电路将模拟量转换放大成电压信号。
8.所述的adc模拟数字转换器的采样时钟频率为2.4576mhz，将成电压信号换算成数字信号输入到pid控制器。
9.本发明模糊自整定养生自动熬制控制方法及仪器的有益效果：本发明将模糊自整定pid 控制用于药膳熬制锅炉的温度控制，不仅具有很高的精度和稳定性，而且具有较高
的抗干扰能力，尤其适合于无超调的温度控制系统；本发明的控制部分使用移植了linux操作系统并开发了系统软件的基于arm微控制器的硬件平台来完成，从而使得本发明实用性更强。
附图说明
10.图1是本发明的结构框图；
11.图2是本发明工作的流程图。
具体实施方式
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.实施例：
14.如图1，pid控制器分别与第一固态继电器、第二固态继电器相连接后，第一固态继电器、第二固态继电器再分别与保温容器发热盘、瓦罐容器发热盘相连接，再由第一温度传感器、第二温度传感器将检测到的温度信号经过模拟电子开关、前置放大电路、adc模拟数字转换器处理成为数字信号送到pid控制器，由pid控制器输出pwm信号控制开关单元的导通时间，从而控制外部加热器的加热情况。
15.本发明的温度控制算法采用pid模糊自整定开关算法、pid模糊预测控制算法以及模糊自整定pid控温算法。当实际温度值与设定温度值偏差较大时，采用pid模糊自整定开关算法、pid模糊预测控制算法，当实际温度值与设定温度值偏差在一定范围内时，采用模糊自整定pid控温算法，以pid控制器为基础，在此基础上结合控制专家整定pid控制器参数的经验和知识，通过对系统过渡过程模式的在线识别，实时搜索相适应的模糊推理矩阵，并进行参数调整，直到其实际温度与设定温度一致为止。
16.加热环节包含熬制控温与保温控温，其控温算法均为模糊自整定pid控温算法。以熬制控温而言，集成温度传感器ad590将中药熬制容器温度信号输入到cd4051模拟电子开关，经微处理器arm控制选通后送到前置放大电路，并经adc变为数字温度信号，该温度信号与设定温度比较产生偏差e和偏差变化率δe信号，模糊推理机依据e和δe变化情况进行模糊推理，而后根据不同温区以及温度变化动态地调整pid控制器的3个参数kp、ki、kd，再由pid 控制器控制pwm控制器控制输出pwm波形从而产生加热控制信号，实现温度控制。
17.如图2，本发明工作的过程为，首先输入养生食材名称、属性，拟定温度控制方案并检测实际温度；其次对获得的温度偏差信号进行预处理；再次，当获得的温度绝对偏差|e|≥em时，采用pid模糊自整定开关算法，当温度绝对偏差|e|≥en时，采用pid模糊预测控制算法，当温度绝对偏差|e|＜en时，采用模糊自整定pid控制，过程为先对控制变量进行模糊量化处理，再根据建立的模糊控制规则进行查询并解模糊化处理和pid调节控制，最后由两部分控制输出信号控制开关单元的导通情况，从而控制外部加热器加热温度监测对象。在实际中，控制对象多用在武火熬制场合，为加快加热速度，可以采用开关算法，当|e|＜em时，采用模糊预测控制算法；当0≤|e|＜en时，采用选择模糊自整定pid控制。
18.本发明通过熬制锅炉实际温度值与设定温度值对比，计算得到实时变化的温度偏差e和温度偏差变化率ec，进而依据模糊控制规则对温度参数进行在线调整，以满足不同控制阶段对温度参数的要求，使加热环节温度变化表现出良好的动态和稳态性能。
技术特征：
1.一种模糊自整定养生自动熬制控制系统，主要包括模糊推理机、pid控制器、第一固态继电器、第二固态继电器、保温容器发热盘、瓦罐容器发热盘、第一温度传感器、第二温度传感器、模拟电子开关、前置放大电路和adc模拟数字转换器，其特征在于，模糊推理机、第一固态继电器和第二固态继电器与pid控制器相连接，第一固态继电器与保温容器发热盘相连接，第二固态继电器与瓦罐容器发热盘相连接，保温容器发热盘与第一温度传感器相连接，瓦罐容器发热盘与第二温度传感器相连接；所述的第一温度传感器和第二温度传感器将检测到的温度信号依次经过模拟电子开关、前置放大电路、adc模拟数字转换器输入到pid控制器中。2.根据权利要求1所述的模糊自整定养生自动熬制控制系统，其特征在于，所述的pid控制器输出信号为脉冲宽度调制信号，所述的第一固态继电器、第二固态继电器采用pwm芯片控制自动熬制系统开关单元的通断。3.根据权利要求1所述的模糊自整定养生自动熬制控制系统，其特征在于，所述的第一温度传感器、第二温度传感器为ad590集成模拟温度传感器，且为三线制的。4.根据权利要求1所述的模糊自整定养生自动熬制控制系统，其特征在于，所述的模拟电子开关接收加热第一温度传感器、第二温度传感器的温度信号，经过前置放大电路将模拟量转换放大成电压信号。5.根据权利要求1所述的模糊自整定养生自动熬制控制系统，其特征在于，所述的adc模拟数字转换器的采样时钟频率为2.4576mhz，将成电压信号换算成数字信号输入到pid控制器。
技术总结
本发明公开了一种模糊自整定养生自动熬制控制系统，主要包括模糊推理机、PID控制器、第一固态继电器、第二固态继电器、保温容器发热盘、瓦罐容器发热盘、第一温度传感器、第二温度传感器、模拟电子开关、前置放大电路和ADC模拟数字转换器，其特征在于，模糊推理机、第一固态继电器和第二固态继电器与PID控制器相连接，第一固态继电器与保温容器发热盘相连接，第二固态继电器与瓦罐容器发热盘相连接，保温容器发热盘与第一温度传感器相连接，瓦罐容器发热盘与第二温度传感器相连接；所述的第一温度传感器和第二温度传感器将检测到的温度信号依次经过模拟电子开关、前置放大电路、ADC模拟数字转换器输入到PID控制器中。本发明解决了传统熬制系统温度控制中精度和稳定度低，抗干扰能力不佳等问题。干扰能力不佳等问题。干扰能力不佳等问题。
技术研发人员：ꢀ(51)Int.Cl.G05D23/20
受保护的技术使用者：广西职业师范学院
技术研发日：2020.06.03
技术公布日：2021/12/6
再多了解一些
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