使用單片機對塑料包裝機封口溫度進行控制，采用了高精度的熱電偶溫度測量的方法以及溫度的模糊控制方法，具有溫度控制精度高，控制溫度平穩的特點，在實際當中取得了較好的控制效果。

引言

塑料包裝機在工作時，封口溫度的高低會直接影響產品質量，溫度過高或過低，都會造成產品的缺陷，影響產品的美觀。所以在包裝機中，對封口的溫度控制是十分重要的。我們在研制包裝機控制的過程中，使用單片機對塑料包裝機封口溫度進行單獨控制，為達到較好的控溫效果，采用了模糊控制方法。經試驗，系統具有控溫精度高、控溫平穩的特點，取得了較好的控制效果。

1 系統的構成

整個裝置由電偶測溫部分,模糊控制部分,輸出控制部分及單片機系統四個部分組成,圖中單片機采用Atmelr AT89C51,它有4K的FLASH程序存儲器、128字節的RAM,32根I/O 口線、2個16位定時器和一個全雙工的串行口。具有較強的指令系統，并有較好的開發工具的支持，足以完成對包裝機的封口溫度的控制任務。該控制采用熱電偶作為溫度測量的傳感器，測得的溫度參數經處理后作為模糊控制的輸入量，用模糊算法得到輸出的控制量，用于控制封口加熱裝置的加熱功率來實現溫度的控制。

2 溫度的精確測量

在包裝機的溫度控制中，采用熱電偶作為測量溫度傳感器。熱電偶具有結構簡單，測溫范圍大，響應快的特點，所以得到廣泛的應用。但熱電偶也存在輸出非線性，所測的溫度與熱電偶的冷端溫度有關等不足之處。

溫度的測量由多路開關、小信號儀用放大器、A/D轉換器和冷端測溫電路組成。其中A/D轉換電路使用具有多通道輸入的串行12位:A/D轉換器TLC2543。儀用放大器選用高精度的AD620N。冷端溫度的測量采用AD590 作為測量傳感器。

用這種方法測溫，可在較寬的溫度范圍內得到精確的溫度測量結果。

3 模糊控制的基本結構與算法

在測得精確的溫度值的同時，需要有好的控制算法完成對包裝機封口的溫度控制。在本裝置中，使用模糊控制的方法來進行控制。

3.1 模糊化

在本系統中，模糊化就是要把輸入變量的精確值離散化，變為設定的整數論域中的元素。將要求達到的設定溫度ts與通過熱電偶測得的溫度t 的差值E作為模糊控制的一個輸入量U的變化率△E=dE/dt作為模糊控制的另一個輸入量，輸出量‘用于控制脈沖寬度調制PWM電路的輸出，PWM電路根據此值輸出相應脈寬的脈沖來控制加熱功率的大小。

3.2 隸屬度函數和語言變量的確定

將差值變量、差值的變化率及輸出控制量的模糊量的語言值分為7檔(負大、負中、負小、零、正小、正中、正大)，用符號表示為：NB NM NS ZE PS PM PB ;模糊子集的隸屬度函數選用三角形波形的隸屬函數對E △E U進行賦值。

3.3 模糊控制規則的設計

模糊控制器的控制規則基于專家或操作者的經驗和技能得出，控制規則的生成方法有很多，在此采用人工的控制經驗，即根據系統階躍信號的響應確定。得出下面的模糊控制規則表，如表1 所示。模糊控制規則表表示了一組控制規則，表征了模糊系統的模糊關系，由控制規則可求出模糊關系矩陣R。

3.4 模糊推理

在本系統中，由于處理的物理量是溫度，反應并不要求十分迅速，因此，可選用激活規則推理的方法來實現模糊控制的實時處理，即采用模糊化———規則計算———解模糊的實時處理過程。激活規則推理的方法是：根據輸入量依次激活各條規則，對每一條規則，計算輸入對各隸屬函數的隸屬度，即模糊化，并取最小的值作為該規則對輸出量的推薦值。然后將所有的規則得到的推薦值進行合并，采用面積重心法求解，得到在當時輸入時的模糊控制的輸出量。采用這種方法的優點是：占用的存儲器比較少，便于調整，可用于較復雜的模糊推理系統。經模糊規則推理得到的輸出量用于控制PWM電路的輸出。