本文在查閱中英文資料的基礎上，首先介紹了配料秤控製器的國內外發展狀況，接著對配料秤的組成結構、工作原理作了介紹。然後根據配料秤K8凯发登录入口控製的設計要求，設計了以AT91 SAM7X256單片機為主控芯片的配料秤控製器。本控製器采用雙通道數據采集，前向通道和後向通道的傳感器分別測量物料重量，目的是當一個通道出現故障時，配料秤仍能正常運行。另外采用ADC轉換器CS5532實現A/D轉換的目的是提高測量精度。

    本文還結合硬件電路以及控製算法，進行了配料秤控製器的軟件設計。由於整個控製器軟件設計複雜，因此本設計將FreeRTOS操作係統移植到單片機上，主要完成通信任務、重量采樣任務、PID控製任務、鍵盤顯示、皮帶速度檢測任務、秒定時任務，並協調各模塊任務之間的工作，給各子程序合理的分配空間。

    本文以配料秤物料累計量為被控對象，分析了PID控製和模糊控製的優缺點。采用模糊PID控製，可以克服配料秤工作環境複雜多變、有滯後等缺點，通過MATLAB中的SIMULINK仿真平台，對傳統的PID控製、模糊控製、模糊PID控製進行了對比仿真研究。仿真結果表明，模糊PID控製優於PID控製。

本文主要設計了基於PID控製算法的配料秤控製器的硬件與軟件，並在此基礎上研究了模糊PID控製算法，對PID參數進行實時調整，通過仿真對比，驗證了其控製效果。

    本文設計了基於PID控製的配料秤控製器硬件與軟件，仿真研究了基於模糊PID控製的配料秤控製算法，為提高配料秤控製器的計量準確度做了技術準備。

    隨著國民經濟的持續、快速增長，稱重已經成為與人們生活息息相關的一個環節。近年來，隨著電子技術、傳感器技術、計算機技術以及智能控製理論的飛速發展，稱重技術也經曆了劃時代的發展。傳統的手工稱重不僅稱量誤差大，而且稱量時間長。隨著工業化的發展，手工稱重迅速發展成現在的可連續自動進行，不需要人工幹預就可以完成的自動稱重操作，而且誤差小、操作方便、稱量時間也大為縮短，還降低了對能源和材料的消耗。稱重裝置不僅是提供重量數據的儀表，而且作為工業控製係統和商業管理係統的一個組成部分，更加推進了工業生產的自動化和管理的現代化。配料皮帶秤作為一種動態衡器，已經廣泛用於工礦企業、交通運輸、冶金、化工、建材等國民經濟各個領域的配料中，並取得了顯著的經濟效益[}2}。能否準確配料已經成為影響人們生產生活的一個重要因素，但是我國現有的這方麵的產品少且設備功能不齊全。因此，改善現有配料裝置，開發更精確、更方便的配料秤控製器勢在必行。

研究配料皮帶秤的意義

    配料皮帶秤簡稱為配料秤，它與皮帶秤的設計原理和組成結構基本相同，不同的是，配料秤在皮帶秤的基礎上又增加了“配料”這一功能。它廣泛用於煤炭、化工、食品加工、建材等行業的物料配比當中，其配料的準確與否直接影響著國民生產的各個部門。配料秤的使用可以提高各個部門的自動化水平和各個生產係統的可靠性，降低工人勞動強度，提高生產效率。在煤炭行業，配料秤用於定量供煤，能否準確配料直接決定配煤質量。在化工行業，配料秤用於多種原材料的定量配比，它可以起到減員增效，節約成本，減少誤差，從而創造更大的利潤。在食品加工行業，配料秤的使用代替了大量的手工勞動，提高了勞動生產效率，使得食品加工更方便、快捷。在建材行業，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用配料秤對其進行定量配比[[3]。由此可見，配料秤的應用非常廣泛。隨著我國工業自動化程度的提高，配料秤將在現在和未來的市場需求中占據相當大的比例。配料皮帶秤作為一種新興的高新技術產業而越來越受到世界各國的普遍關注。在西方發達國家，配料秤的生產技術已經相對完善;而在中國，由於先前的技術水平落後，這使得積極開發研製更加精確、方便、可靠、功能更強大的配料秤控製器具有重要意義。而且，中國地大物博、資源豐富，各項工業生產正在以不可阻擋的勢頭向前發展。可以看到，中國廣大的市場為配料秤的發展提供了廣闊的前景。

配料秤的國內外發展現狀

    根據最新配料秤國家標準的規定，配料皮帶秤是一種連續累計自動衡器。衡器是利用作用於物體上的重力來確定該物體質量的計量儀器，按其操作方式可分為:自動衡器和非自動衡器。所謂自動衡器就是指在稱量過程中無需操作者幹預便能按預定的處理程序自動稱量的衡器。其中，連續累計自動衡器是無需對質量細分就可對皮帶上散裝物料進行連續稱量的自動衡器。配料皮帶秤就是在皮帶輸送物料的過程中同時對物料進行連續累計稱量的一種自動衡器.

    配料秤起源於19世紀末，工業革命以來，各項新技術突飛猛進的發展，隨著皮帶秤的出現，配料秤也應運而來。最早的皮帶秤稱重原理來自於鬥式輸送機對散狀物料連續自動稱量的裝置。第二次世界大戰之後，隨著傳感器技術、電子技術的迅猛發展，稱重技術的發展也是突飛猛進。配料秤的發展大致經曆了以下四個階段:第一階段是上世紀五、六十年代的純機械式配料秤，普遍采用機械式、光電式掃描或增量式編碼器等，這一階段的配料秤僅具有識別計數和啟動功能。第二階段是六、七十年代的傳感器電子儀表配料秤，隨著模擬電路和數字電路的飛速發展，逐漸出現了各種小型化的配料電動

儀表。可用儀表來實現平衡、識別和累計計算等功能。第三、第四階段是20世紀七十年代末的微機智能化的配料秤。計算機首次被引入電子配料秤，大大提高了它的集成度。此時的配秤累計量運算采用累加法代替了積分法。第一、二階段的配料秤隻能進行簡單的測量、累計計算，而且準確度不高，對係統運行過程中的變化不可控製，因此其計量過程準確度低，動態性能差，缺乏穩定性。而第三、四階段的配料秤控製器集合了微機技術、現代計量技術、通訊技術、網絡技術、工業控製等技術，不僅增強了計量的準確性，而且對其在計量過程中出現的問題能夠實時監測和控製，同時，儀表的顯示、報警、調零等功能的自動控製也越來越完善。而通訊技術的發展更是增強了儀表的遠程維護診斷與數據傳輸的功能.

模糊技術的發展及其應用

    控製理論的發展經曆了由經典控製理論到現代控製理論的飛躍，隨著現代科技的進步，以模糊控製理論、神經網絡理論、專家係統、人工智能控製理論為代表的現代控製理論正在向前蓬勃發展。

    客觀事物可以分為確定性的事物和不確定性的事物。經典數學所研究的對象就是確定性的事物，不確定性的事物又可以分為隨機性事物和模糊性事物，模糊性主要是人對概念外延的主觀理解上的不確定性，隨機性則反映客觀上的自然的不確定性，即對事件或行為的發生與否的不確定性[[5]。隨機性事物是統計數學所要研究的對象，而模糊性事物正是模糊數學所要解決的問題。

    模糊數學產生於1965年，首先由美國加州大學數學教授紮德開創了模糊理論，隨後模糊控製理論由此開始發展成型。1972年，簡單的模糊控製器開始產生，隨後美國一家公司率先生產了第一個模糊邏輯芯片。直到1986年，也就是從上個世紀80年代開始，模糊控製器的發展開始走向成熟，性能也大為提高。尤其是隨著模糊邏輯在自動控製領域的成功應用，模糊控製理論及其方法的研究引起了學術界和工業界的廣泛關注。在模糊理論研究方麵，以紮德提出的分解定理和擴張原則為基礎的模糊數學理論已有大量的成果問世。在模糊邏輯的應用方麵，模糊控製在工業過程控製、機器人、交通運輸等方麵得到了廣泛而有成效的應用。與傳統的PID控製相比，模糊控製利用人類專家經驗，對於複雜、非線性對象的控製具有魯棒性好、控製性能高等優點。

    目前，模糊技術已經應用於生活中的方方麵麵，諸如模糊洗衣機、模糊吸塵器和模糊攝像機等，東北大學某教授所研發的“自來水給水模糊控製器”已經被做成產品，北京某大學教授研發的電冰箱模糊控製器也已成形並投入運行。不僅是在中國，在口本、在歐美，模糊產品正以不可阻擋的力量，氣勢磅礴的向世人走來。

    本章在查閱大量文獻的基礎上，闡述了本課題的研究意義和背景，分析了傳統的PID控製和模糊控製在配料秤K8凯发登录入口控製中出現的問題，對模糊PID控製技術進行了介紹，最後闡述了本文的主要內容。

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