基于模糊PID控制的加热炉温度控制系统的设计
文章介绍了以单片机为核心，以加热炉为控制对象的模糊PID温度控制系统。当使用模糊控制时，虽然系统技术要求即调节时间与超调量已经满足，但产生了系统的稳态误差。PID控制算法被使用后，系统的技术要求即超调量与调节时间不能同时满足。因此将具有智能性的模糊控制与具有可靠性的PID控制相互结合起来，设计了一种控制器，该控制器具有参数自整定和模糊PID的功能，在线整定了PID参数Kp、Ki和Kd。经过实验证明，理想的控制方案就是采用参数自整定模糊PID控制。
标签：单片机；加热炉；模糊PID控制；温度控制
加热炉系统具有惯性大、延迟时间长、非线性的特点，因此采用传统的PID控制，达到的效果肯定不令人满意。将具有智能性的模糊控制与具有可靠性的PID控制相互结合起来，设计了一种控制器，该控制器具有参数自整定和模糊PID的功能，能达到较好的效果。
1加热炉温度控制系统的设计
加热炉的温度控制系统2为闭环工作状态。本系统中智能控制器的重要部件是嵌入式控制器，控制面板和CPU处理器等部件组成了整个系统。加热炉内的水温、炉内水位高度的采集、数据的滤波等都是通过CPU处理器实现的，系统的一些按键操作和指示灯等都是通过控制面板实现的。
2参数自整定的模糊PID控制器的设计
21参数自整定模糊PID控制系统结构3
延迟、参数、干扰等因素的测量分析是通过智能控制器实现的，智能控制器即参数自整定模糊PID控制器，PID三个参数Kp、Ki和Kd的整定是通过模糊推理方法在线整定的。
该系统是由常规PID控制器和具有模糊推理的参数校正部分组成。模糊系统的输入分别是偏差的变化率EC与偏差E，模糊系统的输出是三个PID参数的变化值，PID参数的自整定通过参数校正和在线不断变化PID参数值来实现的。
22加热炉控制系统5参数自整定模糊PID控制
实现PID参数自整定首先确立模糊关系，即偏差e、三个参数、偏差变化率ec之间，程序运行中不断的测量e和ec，3个参数的在线整定是通过模糊控制原理实现的，从而来满足智能控制器参数的要求。
图1为加热炉系统输出响应曲线。
f实现PID参数的自整定一定考虑到不同的时间三个参数的相互作用与关系。通过总结专业人员的技术知识来实现模糊控制的设计，从而才能形成模糊规则表。下面根据参数Kp、Ki和Kd对系统输出特性的影响特性，在不同的e和ec时，被控过程对参数Kp、Ki和Kd的自整定要求为：
（1）当e较大时，即系统6响应处于图1的输出响应曲线第Ir