Ứng dụng Fuzzy để điều khiển nhiệt độ trong lò nhiệt

Nhiệt độ là một đại lượng vật lý hiện diện khắp nơi và trong nhiều lĩnh vực, trong công nghiệp cũng như trong sinh hoạt. Nhiệt độ trở thành mối quan tâm hàng đầu cho các nhà thiết kế máy móc và hệ thống và điều khiển nhiệt độ trở thành một trong những đối tượng của ngành Cơ điện tử. Trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế, quốc phòng, công nghiệp vấn đề đo và kiểm soát nhiệt độ là một quá trình không thể thiếu được, đặc biệt trong công nghiệp. Đo nhiệt độ trong công nghiệp luôn gắn liền với quy trình công nghệ của sản xuất, việc đo và kiểm soát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng của sản phẩm trong các ngành công nghiệp thực phẩm, luyện kim, xi măng, gốm sứ, công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong. Ngoài ra, trong bảo quản trang thiết bị, vũ khí, khí tài trong quân đội tại các kho đạn dược, kho thuốc nổ, viện nghiên cứu vũ khí cũng rất cần quan tâm đếm nhiệt độ, bảo đảm an toàn cho đơn vị, cung cấp trang bị vũ khí tốt nhất, phục vụ nhiệm vụ sẵn sàng chiến đấu bảo vệ Tổ quốc.

Với những lý do trên, trên cơ sở những kiến thức lĩnh hội được trong suốt 5 năm học tập tại Học viện Kỹ thuật quân sự, tôi xin nhận đề tài “Ứng dụng Fuzzy để điều khiển nhiệt độ trong lò nhiệt” với sự hướng dẫn của thầy Đại úy, TS.Trịnh Xuân Long. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành nội dung đồ án.

Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, tôi đã được thực hiện được những nội dung sau:

- Tìm hiểu lò nhiệt, các phương pháp đo và điều khiển nhiệt độ trong lò nhiệt.

- Khảo sát lý thuyết điều khiển nhiệt độ và thuật toán logic mờ.

- Mô phỏng Matlab- Simulink thuật toán PID, Fuzzy logic.

- Lập giao diện giao tiếp máy tính sử dụng Visual Basic.

- Xây dựng mô hình thực nghiệm lò nhiệt.

NỘI DUNG:

DANH MỤC KÝ HIỆU 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

DANH MỤC BẢNG 6

LỜI MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 8

1.1. Giới thiệu về lò nhiệt 8

1.1.1 Định nghĩa 8

1.1.2 Ưu nhược điểm 8

2.1.3 Nguyên lý làm việc của lò điện trở 10

1.2 Các phương pháp đo nhiệt độ 10

1.2.1 Giới thiệu chung 10

1.2.3 Các phương pháp đo nhiệt độ thông dụng 13

1.3 Các phương pháp điều khiển nhiệt độ 20

1.3.1 Điều khiển on-off 20

1.3.2 Điều khiển hiệu chỉnh P 22

1.3.3 Điều khiển hiệu chỉnh PD 24

1.3.4 Điều khiển hiệu chỉnh PID 25

1.3.5 Điều khiển sử dụng Fuzzy logic 26

1.4 Kết luận 29

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ LOGIC MỜ 30

2.1 Quá trình phát triển của logic mờ 30

2.2 Cơ sở toán học 33

2.3 Các khái niệm 36

2.4 Tính toán mờ 46

2.4.1 Mờ hóa 46

2.4.2 Xử lý mờ 48

2.4.3 Giải mờ 52

2.5 Kết luận 55

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG LUẬT ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 56

3.1 Bài toán điều khiển nhiệt độ lò nhiệt 56

3.2 Điều khiển nhiệt độ sử dụng bộ PID 57

3.3 Điều khiển nhiệt độ sử dụng Fuzzy logic 62

3.4 Kết luận 74

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 75

4.1 Lựa chọn thiết bị 75

4.1.1 Vi điều khiển 75

4.1.2 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 79

4.1.3 Cổng giao tiếp RS232 82

4.2 Thiết kế mạch 83

4.3 Giao diện điều khiển 86

4.4 Phương pháp điều khiển và lập trình 86

4.4.1 Mờ hóa 87

4.4.2 Hợp thành 88

4.4.3 Giải mờ 90

4.5 Thiết kế cơ khí 90

4.6 Kết luận chung 92

4.6.1 Kết quả thực hiện 92

4.6.2 Những hạn chế 93

4.6.3 Hướng phát triển 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 95

LINK DOWNLOAD (WORD)

LINK DOWNLOAD (PDF)