為了實(shí)現(xiàn)陶瓷檢測(cè)設(shè)備高精度、反應(yīng)速度快、寬測(cè)量范圍的性能指標(biāo)要求。設(shè)計(jì)的陶瓷檢測(cè)控制軟件采用PID控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的隸屬度函數(shù)相結(jié)合的方法，來完成對(duì)各個(gè)模塊的控制。實(shí)現(xiàn)參數(shù)標(biāo)定、設(shè)置、透氣度測(cè)量、恒壓信號(hào)（PWM信號(hào)）輸出等功能。軟件完成初始化設(shè)置后，進(jìn)行壓力信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與處理、恒壓控制輸出等。根據(jù)實(shí)際工況，壓力信號(hào)變化范圍太大時(shí)，系統(tǒng)將處于等待狀態(tài)，直到壓力被調(diào)節(jié)到9 500～10 050 Pa的范圍要求。同時(shí)，當(dāng)誤差范圍比較大時(shí)會(huì)根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來粗調(diào)PWM信號(hào)，當(dāng)距10 000 Pa范圍較小時(shí)再采用PID精確調(diào)節(jié)，保證輸出的PWM信號(hào)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
普通的PID控制是反饋控制系統(tǒng)中取偏差的比例、積分、微分的組合控制。固定參數(shù)PID控制屬于線性控制。而液位上升的過程具有非線性、時(shí)變性及不確定性等特點(diǎn)，對(duì)于這類系統(tǒng)采用固定參數(shù)PID控制很難實(shí)現(xiàn)理想的控制效果，因此采用了變參數(shù)控制的方法。
這里將模糊控制知識(shí)表達(dá)容易的特點(diǎn)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以提高整個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和表達(dá)能力，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的在線智能調(diào)速。通過該智能控制系統(tǒng)，將模糊控制規(guī)律和隸屬函數(shù)隱含地分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模糊推理，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線自學(xué)習(xí)能力來調(diào)整隸屬函數(shù)和改變模糊控制規(guī)律，使控制系統(tǒng)工作狀態(tài)可根據(jù)設(shè)定速度和環(huán)境狀態(tài)變化而自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)速度的智能控制。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可以有效控制PWM輸出的穩(wěn)定性，近而可以很好的穩(wěn)定壓力，保證其在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，并且進(jìn)一步提高了系統(tǒng)檢測(cè)精度。
3．2 數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的通信主要采用了信號(hào)采集調(diào)理模塊來完成數(shù)據(jù)采集。該模塊是以ATmega128單片機(jī)為核心的陶瓷檢測(cè)智能控制儀重要組成部分。ATmega128片內(nèi)含128 KB ISP的可反復(fù)擦寫10 000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器。對(duì)壓力傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和設(shè)定并記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。主控界面中的參數(shù)是通過數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)總線RS 485傳輸過來的智能儀表的參數(shù)。
由于組態(tài)王和單片機(jī)進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)格式是ASCII碼，所以提前定義控制系統(tǒng)和上位機(jī)間的通信協(xié)議，其中如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶檢驗(yàn)等必須在協(xié)議中進(jìn)行定義。首先要在組態(tài)王中把地址分配給要通信的數(shù)據(jù)變量，按照設(shè)計(jì)要求把數(shù)據(jù)類型分為字節(jié)和無符號(hào)整型兩類，分別占1 B和2 B的空間。因此分配時(shí)不能有重疊現(xiàn)象，為提高通信速度這里使用連續(xù)的數(shù)據(jù)區(qū)。
3．3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)
設(shè)計(jì)時(shí)充分利用了北京亞控公司開發(fā)的組態(tài)王元件的可視化及其集成的可視化數(shù)據(jù)庫(kù)工具，開發(fā)了此監(jiān)控軟件如圖4所示。人機(jī)界面分為以下幾個(gè)頁(yè)面：登陸畫面、主畫面、測(cè)試方形試樣參數(shù)畫面、測(cè)試圓形試樣畫面、報(bào)警畫面、數(shù)據(jù)查詢畫面、報(bào)表打印畫面等。
下面具體介紹主要的幾個(gè)模塊：
3．3．1 參數(shù)模塊功能
本系統(tǒng)中包括試樣的形狀、試樣的尺寸、測(cè)量數(shù)據(jù)（輸入兩個(gè)壓力值），在測(cè)試時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)時(shí)，同時(shí)不斷地采集壓力數(shù)據(jù)信息，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器來快速穩(wěn)定的調(diào)節(jié)PWM輸出，進(jìn)而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終確保壓力恒定在設(shè)計(jì)的要求范圍內(nèi)。
3．3．2 報(bào)警模塊功能
本系統(tǒng)中主要的報(bào)警項(xiàng)有兩種：一是當(dāng)儲(chǔ)水箱中的指針高出水液面一定時(shí)間后就要發(fā)出報(bào)警信號(hào)；二是壓力傳感器超過設(shè)定值時(shí)也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
3．3．3 報(bào)表打印模塊功能
報(bào)表打印模塊是對(duì)每天生產(chǎn)過程中的一些重要參數(shù)進(jìn)行報(bào)表打印，以便對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行備案，一張報(bào)表可選定16個(gè)參數(shù)，此為固定的報(bào)表格式。如圖5所示。
組態(tài)軟件開發(fā)的人機(jī)界面有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：一是實(shí)際操作時(shí)，先登陸界面設(shè)定好初始參數(shù)，然后按照系統(tǒng)提示下一步操作。操作人員可根據(jù)系統(tǒng)的提示來完成操作，自動(dòng)化程度高。如進(jìn)入主界面后系統(tǒng)會(huì)提示安裝樣品，接著會(huì)提示系統(tǒng)氣密性檢查等。二是主界面生動(dòng)形象。如：當(dāng)每一步操作進(jìn)行時(shí)，圖中相應(yīng)的器件也會(huì)運(yùn)行起來，可以模擬實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)。
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