[实用新型]一种模糊PID控制的水温调节系统

说明书

技术领域

本实用新型属于水温调节控制领域，尤其涉及一种模糊PID控制的水温调节系统。

背景技术

温度控制问题贯穿着各行各业，能够及时准确的对温度进行实时控制成为各行各业需要解决的一个重要问题。水温控制是一大滞后、慢时变、非线性的复杂系统，目前一般的水温调节系统采用PID控制，由于温度控制系统执行机构的复杂性，变量间的非线性等原因，找到一组适合整个系统大范围控制的PID参数相当困难，在此基础上进行水温调节响应速度慢，滞后大，缺乏精确性和平稳性。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述技术背景的缺陷，提供一种平稳、快速、精确 的模糊PID控制的水温调节系统。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种模糊PID控制的水温调节系统，包含测温模块、微处理器模块、继电器模块、加热模块、显示模块、温度设定模块、电源模块和水箱，其中加热模块和测温模块分别与水箱相连，继电器模块与加热模块电气相连，测温模块、继电器模块、显示模块、温度设定模块分别与微处理器模块电气相连，测温模块、微处理器模块、继电器模块、加热模块、显示模块分别与电源模块电气相连。 

作为本实用新型进一步的优化方案，所述测温模块传感器采用数字传感器DS18B20。

作为本实用新型进一步的优化方案，所述微处理器模块采用STC89C52芯片。

作为本实用新型进一步的优化方案，所述显示模块采用1602液晶显示器。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型在控制方面采用模糊PID控制方案，当温度偏差较大时采用模糊控制，响应速度快，动态性能好，当温度偏差较小时采用PID控制，使其静态性能好，满足系统控制精度。

同时采用数字传感器DS18B20，无需模数转换器，避免了模拟信号受干扰的可能性。

另外，本系统采用的单片机成本极低，通用性好，便于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本实用新型公布了一种模糊PID控制的水温调节系统，包含测温模块、微处理器模块、继电器模块、加热模块、显示模块、温度设定模块、电源模块和水箱，其中加热模块和测温模块分别与水箱相连，继电器模块与加热模块电气相连，测温模块、继电器模块、显示模块、温度设定模块分别与微处理器模块电气相连，测温模块、微处理器模块、继电器模块、加热模块、显示模块分别与电源模块电气相连。 

图2 是本实用新型的硬件电路图。其中，a,b,c,d为独立键盘的按键，用于设定温度值。测温模块传感器采用数字式传感器DS18B20，微处理器模块采用台湾宏晶公司的单片机STC89C52，液晶显示模块采用1602液晶显示器。加热模块采用电阻加热棒R加热。系统首先通过独立键盘人工设定要控制的水温，温度传感器DS18B20将采集到的温度信息传送至STC89C52，单片机将此温度与设定温度值相比较，根据温度偏差选择使用模糊控制或PID控制方法，通过继电器控制加热模块加热，并将当前温度值在1602上显示出来。

由于各硬件模块芯片所用的供电电压不用，因此采用24V和5V直流电为芯片供电，220V交流电用于加热模块控制水温。24V用于给继电器控制部分供电，5V用于给测温模块、微处理器模块和液晶显示模块供电。

本实用新型公开了一种模糊PID控制的水温调节系统，比单个的模糊控制系统或单个的PID调节系统有更好的控制性能。采用单片机、数字温度传感器、1602液晶显示器等硬件的设计不仅能降低成本，同时可以较好的实现对水温的控制。