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1、即热式热水器模糊温度控制器设计慵摘要慵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。本文应用单片机AT89S52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
2、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。软件部分阐述了模糊控制理论，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。慵慵关键词:模糊控制；单片机；温度传感器慵Design of Fuzzy Control in the temperature control system of Water Heater慵Abstract慵The fuzzy control theory is an important branch in engineering application
3、 of fuzzy mathematics.Its basic thought is using computer to realizes peoples control experience .It is the a result of the fuzzy theory with computer technology and automated technology,.And it is widely used because of its good control characteristic. MCU AT89S52 as the core component is applied i
4、n this article, citing the fuzzy control theory combined with the scene debugging method developed a smart compensation system software, which can overcome the existing in PID control mode into a state of constant temperature required for long time, low control precision, the PID parameter setting m
5、ethod is not easy to master the defects such as caused by the waste of time and energy, make the system work efficiency is low, cant well satisfy the requirements of use.Practical running shows that application of this system control technology and design of instant water heater temperature control
6、system stable and reliable work, high control precision, short transition time.This text introduced firstly to the overall composition of the system,and then discribes its two parts of hardware and the software.The intertraction between whole structure and the every modules are described in the hard
7、ware.The part of the software explains the fuzzy control theory separately and illustrates the application fuzzy control in this system.The procedure flow is provided to show the realization of the fuzzy control in this system.Finally the summary of this system is given.慵慵Key words：fuzzy control；MCU
8、；temperature sensor慵慵慵慵目 录慵目 录慵III慵V1 绪论慵11.1模糊控制简介慵1什么是模糊控制慵1模糊控制的研究对象慵1模糊控制的特点慵11.2 模糊控制发展现状慵21.3 模糊家用电器的发展概况慵21.4课题研究目的及意义慵32.1模糊控制系统概述慵42.2模糊控制器的结构设计慵4量化因子和比例因子的选取慵5输入、输出论域与语言变量的选取慵5采样时间的选择慵72.3模糊合成推理算法及调整决策矩阵慵9推理算法的合成慵9控制规则与模糊控制查询表的形成慵9控制参数的解模糊化慵11慵13慵13慵13慵13慵13慵13慵13慵13慵13慵132.4模糊控制实现流程图慵133控
9、制系统硬件的设计慵153.1控制系统总体方案慵153.2控制系统的硬件组成及工作原理慵15慵16慵17慵20慵21慵22慵234 控制系统软件设计慵244.1控制系统软件组成慵244.2 主程序慵244.3 T0、T1中断服务程序慵244.4 数据采集模块慵25慵274.5 键盘、显示模块慵275 软件仿真与调试慵30MATLAB作为一种高级科学计算软件，是进行算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的交互式应用开发环境。世界上许许多多的科研工作者都在使用 MATLAB 产品来加快他们的科研进程，缩短数据分析和算法开发的时间，研发出更加先进的产品和技术。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数
10、和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。慵305.1 MATLAB与模糊控制系统慵30慵30慵315.2 用MATLAB建立即热式热水器模糊推理系统慵31慵31慵32慵345.3 Simulink建模与仿真慵37慵376 总结与展望慵39慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40慵40致谢慵40参考文献慵41慵慵慵慵慵慵慵慵1 绪论慵随着科学技术的发展，人们对家用电器的要求越来越高，都渴望有一种新的技术可以让家用电器变的更易操作更人性化，
11、模糊控制技术的诞生让这一切变成可能，它经历了30多年的研究和发展已经逐步完善，模糊控制在家用电器上的应用更是让人们体验到了一种全新的生活方式。模糊控制技术是21世纪的核心技术，是模仿人类大脑思维的技术，是简单而有效的控制技术。家用电器应用模糊控制技术后，在更加人性化的同时，其性能更完善，使用更方便，节能水平更高。慵1.1模糊控制简介慵模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制实质上是一种非线性的智能控制控制，它的核心就是用模糊性的语言条件语句作为规则去执行控
12、制。慵什么是模糊控制慵模糊控制主要是模仿人的控制经验而不是依赖控制对象的模型，因此模糊控制器实现了人的某些智能。模糊控制是经传感器输入采样信息，经模糊推理后，做出模糊决策，并由此控制执行部件的自动化控制技术。它又属于智能控制范畴。智能控制是多学科交叉的学科，它的发展得益于人工智能、认知科学、模糊集理论和生物控制论等许多学科的发展。模糊控制是智能控制的主要方法之一，它的知识模型是由一组模糊推理产生的规则构成的，它的人机对话能力较强，能够很好地将专家的思考和经验加入到模糊糊控制的知识模型中。慵模糊控制的研究对象慵模糊控制主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。具体地说，其研究对象具
13、备以下特点：慵（1）简化系统设计的复杂性，适用于非线性、时变、滞后系统的控制。慵（2）不依赖于被控对象的精确数学模型。慵（3）模糊控制直接采用语言型控制规则,出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识,便于应用。慵（4）模糊控制算法有利于模拟人工控制的过程和方法,可以有效的实现人的经验和控制策略，使之具有一定的智能水平。慵模糊控制的特点慵模糊控制在最近短短十多年来发展的如此迅速主要归结于它具有如下一些明显特点：慵1、模糊控制是一种采用语言型控制规则的控制，它的依据是现场操作人员的相关经验或专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型。慵2、由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语
14、言规则，因而模糊控制非常适用于那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握的对象。慵3、模糊控制算法有利于模拟人工控制的过程和方法,可以有效的实现人的经验和控制策略，使之具有一定的智能水平。慵4、模糊控制系统的鲁棒性强，特别适用于非线性、时变、滞后、模型不完全系统的控制。慵1.2 模糊控制发展现状慵模糊理论自它诞生以来便显示了强大的生命力。1974年英国的马旦尼首次提出将模糊控制理论应用于热电厂的蒸汽机控制。LAZadeh基于模糊集概念最早提出了简单Fuzzy控制理论。简单Fuzzy控制器和常规的控制器相比，具有无须建立被控对象的数学模型，且可适应被控对象的非线性和时变性。但是它也存在精度不高、自适
15、应能力有限、易产生振荡现象的缺陷。慵针对上述问题，人们又提出了许多改进方案，设计出满足需要的模糊控制器，大多获得了成功应用。模糊控制技术从诞生到如今，经历了由简单到复杂、由不完善到完善的阶段。模糊控制方法的研究也取得了不少成果。慵进入21世纪，模糊控制已成为智能控制的一个重要分支。在全球化的影响下，模糊控制已开始向多元化发展。目前各类模糊控制器也非常多，模糊控制已经应用在各个行业。模糊多变量控制、模糊预测控制以及模糊模式识别等的研究，也都属于较为前沿的研究方向。慵糊控制的研究主要体现在控制器的研究和开发以及各类实际应用中。模糊控制器的研究一直是控制界研究的热点问题。而关于模糊控制系统的稳定性分析则是模糊控制需要研究和解决的基本问题。目前已经出现了为实现模糊控制功能的各种集成电路芯片。开发模糊控制系统的软件工具也出现了不少。慵1.3 模糊家用电器的发展概况慵虽然早在1965年就创立了模糊理论，但这种新理论起初在西方国家并未得到普遍承认和研究开发。甚至在一开始就遭到各个学科领域的权威人士的抵制和抨击。20世纪70年代末期到80年代初期，中
