恒温控制方案比较

2.1.1 基于PLC的恒温控制

PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，它是综合了计算机技术、自动化技术与继电器逻辑控制概念而开发的一代新型工业控制器，是专门为工业环境应用而设计的。它可以取代传统的继电器完成开关量的控制。比如，将行程开关、按钮开关、无触点开关或敏感元器件作为输入信号、输出信号可控制电动阀门、开关、电磁阀门和步进电机等执行机构。它采用可编程的存储器，在其内部存储，执行逻辑运算，顺序控制、定时计数和算术运算等操作的指令，通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械，实现生产过程的自动化。

2.1.2 基于单片机的恒温控制

单片机也叫做嵌入式微控制器，是指在一块芯片上集成了微处理器(CPU)、存储器、并行输入/输出接口、定时器/计数器和中断控制器等部件。新型的单片机功能越来越多、速度越来越快。如内部集成了A/D转换器、脉宽调制器、CAN总线、倍频及低功耗设计等电路。目前，单片机的品种繁多，由于MCS-51单片机具有结构体系完整、指令系统功能完善和内部寄存器的规范化等特色。另外与其配套的各类开发系统和各类软件系统也比较完善，因此在中国的单片机市场上一直是主流芯片。单片机具有体积小、重量轻、价格低和可靠性好等许多优点。经常用在家用电器、智能仪器仪表中。在工业控制领域可以很方便的实现多级和分布式控制。目前，计算机系统的发展已经明显的朝巨型化、单片化、网络化等方向发展。巨型机可用以解决复杂系统计算和高速数据处理。单片机的最明显优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。随着单片机需求的发展，各个生产厂家都在不断的改善单片机的功能，主要表现在内部机构上，增加了各种新的功能，提高了运算速度，降低了功耗，提高了存储能力，增加了Internet连接的能力，并在电源电压方面、工艺方面及抗干扰能力方面有了较大的进步和发展。

2.1.3 PID控制

在控制系统中，为了对受控对象完成良好的输出调节，会采用一些比例调节器或者微、积分调节器，但是调节品质和效果并不能令人完全满意，为了进一步改善调节品质，在比例调节器、比例积分调节器(PI)的基础上，逐渐形成比例、积分、微分3种调节作用组合起来，形成PID调节器。其特点是集比例、积分、微分调节器优点于一身，具有良好的动态、静态特性。PID控制方法是经典控制算法中的典型代表。在实际的过程控制和运动控制中，PID家族占有相当的地位。据统计，工业控制策略是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高，所以适用面很广，使用也很方便简单。为计算机技术和智能控制提供了新的途径。

2.1.4 模糊控制

模糊控制是指模糊理论在控制技术上的应用。模糊控制器由模糊化、模糊推理和去模糊化三部分组成，他们都是建立在知识库基础之上。因此模糊控制器是采用数字计算机来实现的，所以它应该具备下列三个重要功能：

1.系统的偏差以及偏差变化从数字量转换为在该语言变量相应领域内不同语言值的模糊子集(该功能由模糊化过程和数据库两个模块完成)。

2.对取得的模糊子集按照给定的推理规则进行模糊推理(该功能由模糊推理规则库和推理决策两个模块完成)。

3.把推理得的模糊输出量转化为实际系统能够接受并利用的精确数字量或模拟量(该功能由精确化计算模块完成)。

因此，模糊逻辑控制器的设计问题就是模糊化过程、知识库(含数据库和规则库)、推理决策和精确化计算器各部分的设计问题。

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