基于模糊理论的蒸汽加热罐温度控制系统的设计*

张开生，折 娇

（陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安 710021）

0 引言

蒸汽加热罐是猕猴桃果脯制作过程中的关键设备，果脯产品质量的好坏，很大程度上取决于蒸汽加热罐的温度和加热时间。目前，猕猴桃果脯加工多停留在较传统的工艺步骤上，手工加工使得低糖果脯加工工艺与添加剂配方都还不能有效进行［1］。本研究采用嵌入式微处理器依据模糊控制方法对猕猴桃果脯生产工艺进行调控，32位高速控制系统比单片机的温度控制系统有了更高的测量精度和控制精度，而且实时性好，能进行复杂的算法运算，系统装置体积也大大减小，有着非常人性化的人机界面。模糊自整定PID不仅能发挥模糊控制的鲁棒性好、动态响应好、上升时间快和超调小的特点，而且具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度［2］。因此，对指导成本低、性能可靠、实现自动监测控制的低糖猕猴桃果脯自动化加工工艺，具有重要的现实意义。

1 控制系统设计原理

蒸汽加热罐温度控制系统总体结构框图如图1所示。温度控制系统以LPC2103为核心，外扩键盘输入、LCD和超温报警等外围电路实现。加热罐的温度由传感器DS18B20检测，通过微控制器一方面将温度经LCD显示出来;另一方面将该温度值与被控制值（由键盘输入的设定温度值）进行比较，根据其偏差值的大小，采用模糊自整定PID控制算法进行运算，最后通过D/A与V/I转换电路，驱动气动薄膜调节阀自动调节蒸汽的通入，也可以通过手操器的手动、自动切换手动调节薄膜阀，进而达到对蒸汽加热罐温度的控制。……