冷却系统的模糊和PID控制过程

一、模糊控制过程

1、基本原理

         由温度传感器感受发动机水温的变化，同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压模拟信号。这些信号经过处理(电容器低通滤波校正和电压跟随器藕合)送入A/ D转换器(ADC0809)中INO, 1信号通道。由A/ D转换器把采集的模拟电压信号转换为数字信号并读入单片机89C51(模糊控制器)。单片机根据不同的输入信号模糊分析处理去控制驱动电路。实现对节温器继电器、导风板继电器和风扇继电器的控制。即可实现对发动机冷却能力的模糊智能控制。

2、软硬件设计

硬件设计  

        单片机智能控制系统电路主要包括微控制器、电源电路、信号采样处理电路、A/D转换器、自动复位电路和控制驱动电路。  

软件设计 

主程序设计  

        主程序包括:初始化;给出有关标志位、暂存单元和缓冲区;设定堆栈指针;清标志位和暂存单元;清报警指示缓冲区;定时器初始化和开CPU中断。  

中断服务程序  

        中断服务程序是系统控制程序的主体程序，用于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、越限报警和越限处理、模糊决策计算和输出控制等。在中断服务程序中，还需要用到一系列程序如:信号采样子程序、数据滤波子程序、越限处理子程序、模糊决策判断子程序等。

3、知识点

     隶属度函数：若对论域（研究的范围）U中的任一元素x，都有一个数A（x）∈0，1与之对应，则称A为U上的模糊集，A（x ）称为x对A的隶属度。当x在U中变动时，A（ x）就是一个函数，称为A的隶属函数。隶属度A（x）越接近于1，表示x属于A的程度越高，A（x）越接近于0表示x属于A的程度越低。用取值于区间0，1的隶属函数A（x）表征x 属于A的程度高低。隶属度属于模糊评价函数里的概念：模糊综合评价是对受多种因素影响的事物做出全面评价的一种十分有效的多因素决策方法，其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定，而是以一个模糊集合来表示。
隶属度=(指标值-指标最小值)/(指标最大值-指标最小值)。

二、PID控制过程

1、基本原理

       由热电偶传感器采集温度传给采集卡，采集卡通过485传给开发板，开发板读取温度，并采用均值滤波后。PID已经初始化（这里的PID有个调节过程），采集的温度值与设定温度值比较，得到偏差、累计偏差、趋势偏差，分别经过PID计算得到输出的风扇电机转速通过Modbus通信协议通过485传给电机的伺服器，最终达到控制散热器入口水温的目的。

2、软件设计

参考《基于嵌入式的发动机冷却系统智能控制器的研究2012沈阳工业》：首先，主程序初始化，然后对定时器进行设置，在定时子函数中进行数据的采集、AD 转换和模糊 PID 算法，最后控制量经 DA 转换后的输出来控制驱动环节，此时，定时器清零，进行下一次循环。