图1  温度采集与A/D转换

图2  模糊PID控制原理

    模糊自整定PID是在PID算法的基础上，计算当前系统误差e和误差的变化率ė并利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表进行参数调整[3]。模糊控制设计的核心是总结工程设计人员的技术知识和实际操作经验，建立合适的模糊规则表，得到针对KP、KI、KD三个参数分别整定的模糊规则表。KP、KI、KD的模糊规则表如表1、表2、表3所示。

表1  KP的模糊规则表

表2  KI的模糊规则表

表3  KD的模糊规则表

    其中，NB为负大，NM为负中，NS为负小，ZO为零，PS为正小，PM为正中，PB为正大。

    KP、KI、KD的模糊规则表建立好后，可根据如下方法进行KP、KI、KD的自适应校正，将系统误差量E和误差变化量EC变化范围定义为模糊集上的论域：E,EC=-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5。

    其模糊子集为：E,EC=NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB。设E,EC和KP、KI、KD均服从正态分布，因此可得出各模糊子集的隶属度，根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型，应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表，查出修正参数带入下式计算[4]。

KP=KP’+{Ei,ECi}p；KI=KI’+{Ei,ECi}I；KD=KD’+{Ei,ECi}D。

至于PID的初始化参数采用Ziegler-Nichols设定方法调整。令TP=0.1TU；TI=0.5TU；TD=0.125TU。

式中TU称为临界周期，在单纯比例作用下（比例增益由小到大），使系统产生等幅振荡的比例增益，称为临界比例增益KU，这时的工作周期为临界周期TU，则KP=0.6KU；KI=0.2KP；KD=1.25KP。

在线运行过程中，AT89S52通过对模糊逻辑规则的结果处理，查表和运算，完成对PID参数的在线自校正。

4  温度控制电路和人机接口

    温度控制是通过对加热电阻丝的电源通断来实现的。本系统采用晶闸管调功方式，通过MOC3061光耦过零触发驱动器实现晶闸管过零触发。晶闸管串接在50Hz交流电源和加热丝中，只要在给定周期内改变晶闸管的接通时间，就能达到加热功率可调的目的[5]，从而实现温度调节。电路图如图3所示。单片机P1.3口输出能控制晶闸管通断时间的脉冲信号。P1.3＝1时关断晶闸管，P1.3=0时开启晶闸管。

图3  温度控制电路

    控制器人机接口由数码管和按钮组成。12只LED数码管分成两组显示温度测量值和设定值。3只按钮用于温度设定和PID参数设定。控制器的程序分初始化设置态和运行态两种模式。通过按动面板上的“SET”，“▲”，“