模糊化温控tmp.doc

模糊化溫度控制(Fuzzy Temperature Control) 指令格式 FTC S1 S2 S3 D 參數說明 S1(目標值 (SV)(範圍限制1~5000，表示0.1~500) S2(現在值 (PV)(範圍限制1~5000，表示0.1~500) S3(指令參數設定如參數表(一)所示 D (輸出值 (MV)(顯示範圍0 ~ S3+0之間) 參數代號 參數名稱 數據使用範圍 S3+0 取樣時間(Ts) 1(0.1s)~200(20s) S3+1 溫度單位、濾波功能及加熱速度選擇 參考表(二) S3+2~S3+6 系統保留區 不可使用 表(一) S3參數表 參數代號 位元編號 功能設定表示意義 S3+1 Bit 0 0 ( ℃ 1 ( ℉ Bit 1 0 ( 無濾波功能 1 ( 有濾波功能 Bit 2 1 ( 加熱慢的環境 Bit 3 1 ( 一般加熱的環境 Bit 4 1 ( 加熱快的環境 Bit 5 1 ( 高速加熱的環境 Bit 6 ~ 15 保留 表(二) S3+1參數之功能設定表 本指令未加濾波功能(S3+1的Bit1=0)時，其現在值(PV)=當次測定值；若有加入濾波功能(S3+1的Bit1=1)時，則現在值(PV)=(當次測定值+前次現在值)/2。 S3+1的Bit2~Bit5為本指令控制反應速度的選項，當使用者未設定此參數時，或者不知如何選擇時，本指令將自行啟動為一般加熱控制選項，因此當使用者覺得控制結果為太慢達到目標溫度時，就可選擇加熱慢的環境選項，進而提昇達到目標溫度的時間；反之，如果控制結果會有過衝太多或者上下振盪太大的現象時，請選擇加熱快的環境選項，以減緩控制溫度的反應速度。 當S3+1的Bit2~Bit5都設定為1或者不是只有指定1個選項時，本指令將依Bit2到Bit5的順序檢查，遇到有設1的選項時，即反應此功能選項；另外此選項功能可在控制進行中修改。 模糊化溫度控制方塊圖 使用說明 MV輸出值顯示範圍為0~Ts之數值，使用者於應用此指令時，須搭配GPWM指令使用，但請注意本指令使用的取樣時間必須與GPWM使用之週期時間相同，如範例一程式所示。(本指令的時間單位為100ms，GPWM指令的時間單位為1ms) SV及PV值的範圍限制為1~5000，其表示數值為0.1~500，最小一個單位為0.1，若S3+1的Bit0指定為0，則其表示為0.1℃~500℃；若是使用者由溫度感測器得到的是類比轉數位之數值時，須自行搭配四則運算指令轉換為1~5000之間的數值。 S3+1參數設定目前只限於Bit 0~Bit 5，其餘Bit 6~15將不具任何功能意義。 S3+0參數為取樣時間之設定，若使用者設定值比K1小，則指令將不動作，若超過K200時，則將以K200來設定。 本指令之取樣時間設定值建議為溫度感測器取樣時間的兩倍以上，如此可得到較好之溫度控制效能；另外在此建議取樣時間最好為2秒~6秒之間。 範例與應用 範例一、其控制方塊圖如下圖(一)： 圖(一) FTC指令的輸出D22(MV)為GPWM指令的輸入D22，其功用為可調變脈波之工作週期(duty cycle)，D30為脈波的固定週期時間，其時序圖如下圖(二)所示： 圖(二) 此範例FTC指令參數設定為D10=k1500(目標溫度)、D12=k60 (取樣時間6秒)、D13=k8 (Bit3=1)及D30=k6000 (=D12*100)，其控制範例程式內容如下圖(三)所示： 圖(三) 實際測試環境為烤箱(最大可加熱到250℃)，其目標與實際溫度的記錄如下圖(四)所示： 圖(四) 由上圖(四)中可得知大約為48分鐘後達到目標溫度的正負1℃誤差內，並且有過衝約10℃左右。 範例二、由於有過衝現象，因此修改加熱環境為快速加熱環境(即D13=k16)，經測試後實際結果記錄如下圖(五)所示： 圖(五) 由上圖可得知雖然無過衝現象，但是卻要花大約1小時又15分鐘以上，才會達到目標溫度的正負1℃誤差內，所以目前測試的環境是選對了，但是取樣時間是乎太長了，因而造成整體時間都延長了。 範例三、為了將範例二達到更快加熱達到目標溫度的目的，因此修改取樣時間為4秒(即D12=k40、D30=k4000)，經測試後實際結果記錄如下圖(六)所示： 圖(六) 由上圖可得知整體控制時間已縮短至37分鐘了，因此發現修改取樣時間是可以加快達到目標溫度的時間。 範例四、為了實驗是否可更快加熱達到目標溫度的目的，因此修改範例三的取樣時間為2秒(即D12=k20、D30=k2000)，經測試後實際結果記錄如圖(七)所示： 由圖(七)中可得知過短的取樣時間，反而會造成控制系統太過敏感，因而上下震盪的