本文在查阅中英文资料的基础上，首先介绍了配料秤控制器的国内外发展状况，接着对配料秤的组成结构、工作原理作了介绍。然后根据配料秤流量控制的设计要求，设计了以AT91 SAM7X256单片机为主控芯片的配料秤控制器。本控制器采用双通道数据采集，前向通道和后向通道的传感器分别测量物料重量，目的是当一个通道出现故障时，配料秤仍能正常运行。另外采用ADC转换器CS5532实现A/D转换的目的是提高测量精度。

    本文还结合硬件电路以及控制算法，进行了配料秤控制器的软件设计。由于整个控制器软件设计复杂，因此本设计将FreeRTOS操作系统移植到单片机上，主要完成通信任务、重量采样任务、PID控制任务、键盘显示、皮带速度检测任务、秒定时任务，并协调各模块任务之间的工作，给各子程序合理的分配空间。

    本文以配料秤物料累计量为被控对象，分析了PID控制和模糊控制的优缺点。采用模糊PID控制，可以克服配料秤工作环境复杂多变、有滞后等缺点，通过MATLAB中的SIMULINK仿真平台，对传统的PID控制、模糊控制、模糊PID控制进行了对比仿真研究。仿真结果表明，模糊PID控制优于PID控制。

本文主要设计了基于PID控制算法的配料秤控制器的硬件与软件，并在此基础上研究了模糊PID控制算法，对PID参数进行实时调整，通过仿真对比，验证了其控制效果。

    本文设计了基于PID控制的配料秤控制器硬件与软件，仿真研究了基于模糊PID控制的配料秤控制算法，为提高配料秤控制器的计量准确度做了技术准备。

    随着国民经济的持续、快速增长，称重已经成为与人们生活息息相关的一个环节。近年来，随着电子技术、传感器技术、计算机技术以及智能控制理论的飞速发展，称重技术也经历了划时代的发展。传统的手工称重不仅称量误差大，而且称量时间长。随着工业化的发展，手工称重迅速发展成现在的可连续自动进行，不需要人工干预就可以完成的自动称重操作，而且误差小、操作方便、称量时间也大为缩短，还降低了对能源和材料的消耗。称重装置不仅是提供重量数据的仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，更加推进了工业生产的自动化和管理的现代化。配料皮带秤作为一种动态衡器，已经广泛用于工矿企业、交通运输、冶金、化工、建材等国民经济各个领域的配料中，并取得了显著的经济效益[}2}。能否准确配料已经成为影响人们生产生活的一个重要因素，但是我国现有的这方面的产品少且设备功能不齐全。因此，改善现有配料装置，开发更精确、更方便的配料秤控制器势在必行。

研究配料皮带秤的意义

    配料皮带秤简称为配料秤，它与皮带秤的设计原理和组成结构基本相同，不同的是，配料秤在皮带秤的基础上又增加了“配料”这一功能。它广泛用于煤炭、化工、食品加工、建材等行业的物料配比当中，其配料的准确与否直接影响着国民生产的各个部门。配料秤的使用可以提高各个部门的自动化水平和各个生产系统的可靠性，降低工人劳动强度，提高生产效率。在煤炭行业，配料秤用于定量供煤，能否准确配料直接决定配煤质量。在化工行业，配料秤用于多种原材料的定量配比，它可以起到减员增效，节约成本，减少误差，从而创造更大的利润。在食品加工行业，配料秤的使用代替了大量的手工劳动，提高了劳动生产效率，使得食品加工更方便、快捷。在建材行业，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用配料秤对其进行定量配比[[3]。由此可见，配料秤的应用非常广泛。随着我国工业自动化程度的提高，配料秤将在现在和未来的市场需求中占据相当大的比例。配料皮带秤作为一种新兴的高新技术产业而越来越受到世界各国的普遍关注。在西方发达国家，配料秤的生产技术已经相对完善;而在中国，由于先前的技术水平落后，这使得积极开发研制更加精确、方便、可靠、功能更强大的配料秤控制器具有重要意义。而且，中国地大物博、资源丰富，各项工业生产正在以不可阻挡的势头向前发展。可以看到，中国广大的市场为配料秤的发展提供了广阔的前景。

配料秤的国内外发展现状

    根据最新配料秤国家标准的规定，配料皮带秤是一种连续累计自动衡器。衡器是利用作用于物体上的重力来确定该物体质量的计量仪器，按其操作方式可分为:自动衡器和非自动衡器。所谓自动衡器就是指在称量过程中无需操作者干预便能按预定的处理程序自动称量的衡器。其中，连续累计自动衡器是无需对质量细分就可对皮带上散装物料进行连续称量的自动衡器。配料皮带秤就是在皮带输送物料的过程中同时对物料进行连续累计称量的一种自动衡器.

    配料秤起源于19世纪末，工业革命以来，各项新技术突飞猛进的发展，随着皮带秤的出现，配料秤也应运而来。最早的皮带秤称重原理来自于斗式输送机对散状物料连续自动称量的装置。第二次世界大战之后，随着传感器技术、电子技术的迅猛发展，称重技术的发展也是突飞猛进。配料秤的发展大致经历了以下四个阶段:第一阶段是上世纪五、六十年代的纯机械式配料秤，普遍采用机械式、光电式扫描或增量式编码器等，这一阶段的配料秤仅具有识别计数和启动功能。第二阶段是六、七十年代的传感器电子仪表配料秤，随着模拟电路和数字电路的飞速发展，逐渐出现了各种小型化的配料电动

仪表。可用仪表来实现平衡、识别和累计计算等功能。第三、第四阶段是20世纪七十年代末的微机智能化的配料秤。计算机首次被引入电子配料秤，大大提高了它的集成度。此时的配秤累计量运算采用累加法代替了积分法。第一、二阶段的配料秤只能进行简单的测量、累计计算，而且准确度不高，对系统运行过程中的变化不可控制，因此其计量过程准确度低，动态性能差，缺乏稳定性。而第三、四阶段的配料秤控制器集合了微机技术、现代计量技术、通讯技术、网络技术、工业控制等技术，不仅增强了计量的准确性，而且对其在计量过程中出现的问题能够实时监测和控制，同时，仪表的显示、报警、调零等功能的自动控制也越来越完善。而通讯技术的发展更是增强了仪表的远程维护诊断与数据传输的功能.

模糊技术的发展及其应用

    控制理论的发展经历了由经典控制理论到现代控制理论的飞跃，随着现代科技的进步，以模糊控制理论、神经网络理论、专家系统、人工智能控制理论为代表的现代控制理论正在向前蓬勃发展。

    客观事物可以分为确定性的事物和不确定性的事物。经典数学所研究的对象就是确定性的事物，不确定性的事物又可以分为随机性事物和模糊性事物，模糊性主要是人对概念外延的主观理解上的不确定性，随机性则反映客观上的自然的不确定性，即对事件或行为的发生与否的不确定性[[5]。随机性事物是统计数学所要研究的对象，而模糊性事物正是模糊数学所要解决的问题。

    模糊数学产生于1965年，首先由美国加州大学数学教授扎德开创了模糊理论，随后模糊控制理论由此开始发展成型。1972年，简单的模糊控制器开始产生，随后美国一家公司率先生产了第一个模糊逻辑芯片。直到1986年，也就是从上个世纪80年代开始，模糊控制器的发展开始走向成熟，性能也大为提高。尤其是随着模糊逻辑在自动控制领域的成功应用，模糊控制理论及其方法的研究引起了学术界和工业界的广泛关注。在模糊理论研究方面，以扎德提出的分解定理和扩张原则为基础的模糊数学理论已有大量的成果问世。在模糊逻辑的应用方面，模糊控制在工业过程控制、机器人、交通运输等方面得到了广泛而有成效的应用。与传统的PID控制相比，模糊控制利用人类专家经验，对于复杂、非线性对象的控制具有鲁棒性好、控制性能高等优点。

    目前，模糊技术已经应用于生活中的方方面面，诸如模糊洗衣机、模糊吸尘器和模糊摄像机等，东北大学某教授所研发的“自来水给水模糊控制器”已经被做成产品，北京某大学教授研发的电冰箱模糊控制器也已成形并投入运行。不仅是在中国，在口本、在欧美，模糊产品正以不可阻挡的力量，气势磅礴的向世人走来。

    本章在查阅大量文献的基础上，阐述了本课题的研究意义和背景，分析了传统的PID控制和模糊控制在配料秤流量控制中出现的问题，对模糊PID控制技术进行了介绍，最后阐述了本文的主要内容。

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