1. 研究目的与意义
浓度是生产中一个很重要的物理量，在很多领域如冶金工业，化工生产等等都要涉及到液体的浓度控制。近年来，模糊智能控制研究作为进一步研究智能控制理论的有效方法，已受到国内外控制界的普遍关注。本课题正是采用模糊智能控制算法利用单片机对电解铝行业中铝电解槽中氧化铝浓度进行控制。铝电解是一个复杂的工业控制过程。通过对其生产过程的分析,提出了一种控制规则自修正的专家模糊控制器。通过在线自寻优,使系统很快地趋向于最优工作点,有效地解决了铝电解过程中浓度的非线性控制问题。
铝电解槽是一个非线性、多变量耦合、时变和大时滞的工业过程体系,其自身内部复杂的物理化学变化、各种外界条件以及作业的干扰决定了电解槽运行过程中众多参数和变量的模糊不确定性和不可连续测定性。对于这样一个复杂的工业过程体系,靠建立定性的数学模型来实现生产过程的最优控制是很难的,尤其是传统控制理论不能合理地模拟生产操作和管理人员长期积累的知识和经验,进行糟况解析、判断、决策和控制电解槽的思维过程以及解决知识获取等技术难题,因而造成了所开发的过程控制系统应用效果不明显,适应性和灵活性差等不足。专家模糊控制系统恰好在解决这类问题中表现出了优越性,它具有快速性好、直接根据专家知识设计、不需要精确数学模型等显著特点,为铝电解控制提供了有效解决途径。当今,智能模糊控制技术的开发应用已得到了广泛关注并展现出巨大的应用前景。本文介绍专家模糊控制器在铝预焙电解槽中的应用。
基于单片机的控制器具有控制方便，成本低廉，使用灵活等优点，成为控制器设计的首选。单片机（microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300m的高速单片机。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了i/o设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：设计一个基于单片机的浓度度控制器，实现对铝电解槽中氧化铝浓度进行控制；该系统应包括：浓度检测、单片机控制系统、LCD或者数码显示单元；
研究目标：掌握浓度采集显运算处模糊智能控制算法；完成电路原理图和硬件电路图设计并进行软件编程及功能调试。
3. 研究的方法与步骤
本课题设计的主要步骤：
（1）对电压和电流采样、滤波，解析得到氧化铝浓度，控制器以氧化铝浓度的偏差为输入，氧化铝浓度加料间隔为输出
（2）通过考察氧化铝浓度曲线，总结前人控制经验得出模糊控制规则，并以物料平衡作为辅助校验
4. 参考文献
[1]张红润，孙悦等.单片机原理及应用[m].北京：清华大学出版社.2008
[2]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[m].北京：电子工业出版社.2005
[3]冯建华等.单片机应用的系统设计与产品开发[m].北京：人民邮电出版社.2004
5. 计划与进度安排
（1）2015.3.022015.4.09 查阅资料，撰写开题报告；
（2）2015.4.102015.4.30硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；
（3）2015.4.312015.5.14设计电路原理图、编制应用程序；
