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系統識別號 U0002-0408201517014100
中文論文名稱 灰模糊理論在爐溫控制之研究
英文論文名稱 Study of Furnace Temperature Control Based on Grey-Fuzzy Theory
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生中文姓名 蔡明翰
研究生英文姓名 Ming-Han Tsai
學號 602370321
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-07-02
論文頁數 72頁
口試委員 指導教授-楊智旭
委員-楊棧雲
委員-楊智旭
委員-孫崇訓
中文關鍵字 溫度控制  模糊控制  灰預測  PLC 
英文關鍵字 Temperature control  Fuzzy control  Grey prediction  PLC 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文是針對熱風循環烤箱設計一套以灰預測結合模糊控制理論的溫度控制系統,因此不需要建立精確的數學模型,只需將烤箱內的溫度資料及灰預測之溫度誤差變化量輸入模糊決策來控制電熱輸出量,進而達到溫度控制目標。研究項目包括腔體機構設計、控制迴路規劃、溫度控制器設計及機電整合設計與製作。
首先腔體機構設計利用工程繪圖軟體(SolidWorks)來建利模型,並挑選合適材料進行製作,控制迴路是使用電腦輔助設計製圖軟體(AutoCAD)將動力及控制線路規劃,並挑選符合電器規範的控制元件進行裝配,溫度控制器則是以可程式控制器(PLC)做為控制核心,並搭配溫度收集模組進行溫度資料收集,最後將上述各部份進行整合達到以灰預測及模糊控制進行腔體溫度控制之目的。
英文摘要 The research objective is to design a temperature controller for a convectional oven by using the Grey-Fuzzy theory. There is not an accurate mathematical model for this system. The oven temperature and the data of Grey predicted error change are applied to develop the Fuzzy membership function of this controller. The research work includes oven mechanism design, temperature control planning, and system integration. First, the oven mechanism design is drawn by using the AutoCAD software. Then, the thermal sensors and power circuit are installed together in this oven. A programmable logic controller (PLC) is used to collect the thermal data and execute the control command to the oven. Finally, the experimental results show this developed Grey-Fuzzy controller work very well.
論文目次 目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1、 前言 1
1-2、 研究動機與目的 5
1-3、 相關文獻 6
第二章 基礎理論 8
2-1、 模糊理論 8
2-2、 灰色理論 15
第三章 研究設備 20
3-1、 腔體機構設計 20
3-2、 電器零件 22
第四章 研究方法 27
4-1、 硬體部分 27
4-2、 軟體部分 30
第五章 實驗結果與驗證 50
5-1、 環境限制與實驗假設 50
5-2、 實驗設計 50
5-3、 實驗結果 52
第六章 結論與討論 60
6-1、 結論 60
6-2、 討論 62
參考文獻 63
附錄A 灰模糊控制器程式範例 66
附錄B 模糊控制器程式範例 69
附錄C PID控制參數設定 71
表目錄
表1.1、各產業加熱製程常用設備表 3
表1.2、J-STD-033B SMD元件烘烤條件 4
表3.1、三種測溫體比較 24
表3.2、三種測溫體優劣排序 24
表4.1、AWG線徑規格表 28
表4.2、RS-232接腳說明 33
表4.3、輸入及輸出之模糊變數名稱 40
表4.4、模糊控制規則庫 43
表4.5、電熱輸出量與模糊輸出量對照表 46
表5.1、灰模糊控制實驗結果統計表 59
表5.2、PID控制實驗結果統計表 59
表5.3、模糊控制實驗結果統計表 59
表6.1、灰模糊、PID及模糊控制器比較表 61
圖目錄
圖1.1、溫度控制示意圖 2
圖2.1、三種常見歸屬函數 10
圖2.2、模糊推論規則一 11
圖2.3、模糊推論規則二 12
圖2.4、模糊系統基本架構 14
圖2.5、灰色預測流程 17
圖3.1、腔體三視圖 20
圖3.2、可調式把手 21
圖3.3、腔體垂直送風示意圖 21
圖3.4、SSR外觀 22
圖3.5、單相交流固態繼電器接線示意圖 23
圖3.6、可程式邏輯控制器 26
圖3.7、溫度量測模組 26
圖4.1、控制系統示意圖 28
圖4.2、腔體電路圖 29
圖4.3、溫度控制流程圖 31
圖4.4、RS-232通訊腳位圖 33
圖4.5、RS-232通訊設定界面 34
圖4.6、RS-232通訊偵測結果 34
圖4.7、溫度進行灰預測流程 36
圖4.8、腔體模糊控制架構圖 39
圖4.9、輸入溫度誤差之歸屬函數圖 42
圖4.10、輸入灰預測溫度誤差變化量之歸屬函數圖 42
圖4.11、輸出電熱輸出量之歸屬函數圖 42
圖4.12、PWM訊號圖 46
圖4.13、PWM不同波寬比 46
圖4.14、軟體監控視窗 48
圖4.15、溫度監控視窗 49
圖5.1、熱電偶配置圖 51
圖5.2、灰模糊控制40℃實驗結果 52
圖5.3、灰模糊控制90℃實驗結果 53
圖5.4、灰模糊控制125℃實驗結果 54
圖5.5、灰模糊、PID及模糊控制40℃比較結果 55
圖5.6、灰模糊、PID及模糊控制90℃比較結果 56
圖5.7、灰模糊、PID及模糊控制125℃比較結果 57

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論文使用權限
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