PLC基于模糊PID的温度控制系统设计 (4)
1.4.2 章节安排
此次课题，我共分为吹冰章，下面介绍一下每章的任务。
第一章：绪论，主要讲解了恒温箱的历史背景、发展史及未来展望。
第二章：本次课题所需的各种控制及算法理念，主要讲解了模糊控制和PID算法。
第三章：系统概述，主要讲解的是恒温箱的系统原理图。
第四章：系统硬件设计，主要讲解了恒温箱的工作原理及所需器件的介绍和一些原理。
第五章：系统软件设计，主要概况为系统总的框图及模糊控制和PID算法的结构框图。
第吹冰章：总结与展望，主要是讲述做此次设计时的一些感触，并且谈谈未来恒温箱更好的发展。
2 温度控制及模糊PID算法
2.1 温度控制
温度笼统的说，天气就是温度的一部分，但是想要准确的测量确实难度极大，如果再加上控制的话更是难上加难，偏偏温度从各个方面影响我们的生活。尤其在地质灾害面前，准确的温度是很重要的，这就需要科技创新，科技的创新让我们拥有了更加新颖的理论，即微机控制系统。温度微机控制系统主要包括经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论[1]。
经典控制理论：经典控制无非就是最普遍的一种控制方法，它的使用范围最常见的还是在于对单输入-单输出线性系统的控制。相较于复杂的线性系统，经典控制系统还是适合控制简单的。经典控制理论研究的主要范围是一阶导数为常数的单变量系统，传递函数用来描述该系统的运动规律的微分方程，也就是所谓的数学模型，其中我们最常用的的解决方案是根轨迹法和频率法。经典控制最大的优势在于PID算法，它调理清晰、容易被使用，使用范围广的这些好处都能使它更好的解决单输入-单输出的线性系统的问题。
现代控制理论：顾名思义，现代控制理论是基于经典控制理论的发展，这主要是为了能有更好的解决方案来解决传统控制的多输入多输出线性系统。现代控制理论Pontryagin最大原则是贝尔曼动态规划算法。由于现代控制理论解决多输入多输出线性系统，解决问题的方法是反馈方法基于时域的方法，它的外观能被生动的解说，并且内容状态和功能也会被描述出来，同时还能起到提示后者的作用。由于现代发展越来越先进，现代控制理论已经不足以解决这么麻烦的系统，就有新的理论出来了——智能控制理论。
智能控制理论：智能控制原理是把人工经验和各种技术知识结合到控制理论里面来解决上述理论解决不了的问题，但是它并非最好的控制方案，针对每一类问题都有适合它的控制理论。由于它在环境、方向、被控量及各种不和逻辑的控制上有突出的优势，所以此时选择其作为理论基础是非常必要的。其实智能控制理论是非常没有章法的，是随意的，简而言之，就是在没有实际模型的情况下，通过自我调节功能，让理想曲线的实现越来越有希望[2]。
智能控制系统的特点包括下面几部分：
（1）智能控制系统不是独立存在的，是人工经验和数学模型两者结合的产物，它能够解决各类含糊的、无界的、复杂的、不完全的、甚至于不存在的已知算法的问题。
（2）智能控制能够处理信息并且拥有决断机制，它实际上是对人神经组织或专家决断机制的一种模拟。
（3）智能控制器是非线性的、这是因为人的大脑也是非线性的[2]。
（4）智能控制器最大的优势在于目标多样化。
2.2 模糊控制
2.2.1 模糊控制的基本思想
模糊控制的基本思想是以控制经验为基础，对其进行模糊量化并通过数学转换控制器，从而控制被控对象。它将被控对象的模糊量通过转化而变成人类语言形式的模糊量，然后根据模糊量控制规则，经过计算，再次转化成机器能够处理的精确量。