论文总字数：19647字

摘 要

21世纪，当下的科技相比于过去几千年的进步无疑是不可想象的，基于计算机的控制技术更是有了飞速的成长。在日常生活中，计算机技术无处不在，小到手机，大到楼宇建设，计算机技术都能充分的展示他们的强大功能与不可代替之处。

这样的趋势下，各种软件技术，编程方法以及计算机控制系统也在蓬勃的发展着。基于信息采集卡的炉温模糊控制系统设计是当下社会工业对于普通热源控制的一个非常关键的课题和观点，以往所采用经的PID控制方法，对于有明确的目标的系统是有很强的控制力的，但对于一些比较复杂的或者那些系统目标难以精确的系统就会表现的非常不理想了，并且多消耗能量不说还不能达到精准控制。如果使用基于采集卡的计算机模糊控制，因为模糊控制本身就是在模仿人的决策推理能力，所以使其更加人性化，对控制的仪器等的非线性和时变性具有较好的适应能力，进而就可达到较好的调控作用。本次设计为基于采集卡的计算机模糊炉温控制是通过计算机的主控端来连接多台下位机达到控制温度的效果，这样就可以提高自动化设备模糊控制的规模和效益。

在我的毕业设计中，主要任务是通过PCI-1710数据采集卡连接炉温控制实验装置，验证其工作的可靠性；经实验验证后设计客户端控制界面，并使其正常、稳定地工作;控制软件采用VC/VC 或其他高级程序设计语言（可内嵌汇编语言）开发;所编软件应具有模块化、开放性、可扩展性和可重用性，软件界面友好，软件易用、可靠，控制精度应在可接受的范围。

关键字：PCI-1711数据采集卡；计算机网络系统；模糊控制；

Abstract

With the improvement of 21st century science and technology, the development of computer technology has evolved rapidly. In daily life, computer technology is everywhere, down to the phone, to the construction of buildings. People more deeply felt the computer life and scientific research plays an increasingly important role in various fields. Especially in recent years, a breakthrough development of VLSI technology, performance, more powerful computer processing, but they are getting cheaper。

In this trend, software technology, programming and computer control system is also booming developing. Fuzzy furnace temperature control system design is an important subject in modern plant source control, the conventional classical PID control method, the system clearly has a strong control, but for complex or difficult to accurately describe the system is powerless, and both energy can not achieve precise control. And after the fuzzy control, due to rigorous scrutiny to help control the membership list, no precise mathematical model of the process control, the controlled object of nonlinear and time-varying with a certain ability to adapt, and thus can achieve better control effect. Network control is the basic requirement of the modern factory management, network control system is characterized by one or more closed-loop control, along with signal processing, optimization of decision and control functions through a series of operations of the communication channel configuration, the controller can be dispersed in networks in different locations through a master which controls more audience-bit machine oven temperature can be increased economies of scale automation control.

In my graduation project, the main task is to connect the experimental temperature control means to verify reliability of its work through the data acquisition card; after experiments client control interface design and functioning, stable work; control software features VC / VC or other high-level programming language (can be embedded assembly language) development; the editing software should be modular, open, scalability and reusability, software, user-friendly, easy to use software, reliable control accuracy should Among the acceptable range.

Keywords: PCI-1710 data acquisition cards; computer systems; fuzzy control;

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 PCI-1711数据采集卡简介 1

1.1.2 课题设计背景 1

1.1.3课题关键问题： 2

1.2计算机模糊控制系统 2

1.2.1模糊控制概述 2

1.2.2模糊控制的基本理论 3

1.2.3模糊控制系统分类 4

1.2.4基本模糊控制器的设计： 5

1.2.5模糊控制主函数： 6

第二章 编程环境简介 8

2.1 Visual C 8

2.1.1．C 与C 8

2.1.2．C 与Java 8

2.2 MFC程序设计 9

2.3 动态接库（DLL) 10

第三章 客户端（下位机）软硬件设计 11

3.1 炉温控制系统简介 11

3.2 PCI-1711数据采集卡使用的软件环境 15

3.2.1 PCI-1711采集卡的库函数简介 15

3.2.2模拟量输入函数组（软件方式） 16

3.2.3模拟量输出函数组（软件方式） 19

3.3温度控制算法方案 23

第四章 实验结果分析 24

4.1 硬件使用说明 24

4.2 软件使用说明 24

4.3实验装置实物展示 26

4.4 实验结果及分析 27

总结 29

致谢 30

文献综述 31

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 PCI-1711数据采集卡简介

PCI-1711是北京研华公司经过了多次实验创新开发出来的一款具备多种功能的采集卡，因为研华的创新式的电路设计让这款新型采集卡比之其他同类产品更为突出，功能更加强大。我总结了一下大体功能有这几种比较多应用：12位的A/D D/A转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能。 

PCI-1711系列的信息采集卡具有强大的并且丰富多样的功能，是一般工作者的首选对象，其大体功能分为： 

PCI-1711    100KS/s，12位多功能数据采集卡 

PCI-1711L  100KS/s，12位多功能数据采集卡，不带AO 

PCI-1711HG    100KS/s，12位多功能数据采集卡 

PCI-1711HGL    100KS/s，12位多功能数据采集卡，不带AO

1.1.2 课题设计背景

说起炉温控制呢从古到今人们都在关注这个事关人们生存的大问题。从古代的锻造冶金技术高速发展的背影中人们都能看到炉温控制技术也在无声无息的在变化着。只不过人们在那个时候的关注点并不在这上面，所以就显得炉温不是那么不可或缺了。

但是在当下的21世纪世界上各行各业都有了一个突飞猛进式的发展。特别是从计算机被人发明了以后，采集卡等微型芯片技术的诞生，再加上计算机技术被引用到了炉温控制上来，这个事关国民大计的事项才慢慢的被人们投入了更多的焦点。人们生活水平不管是农村还是城市都有了空前的划时代的提高，人们现在往往会喜欢越来越追求享受更高层次的生活。但是当一则则有关空气污染、城市PM2.5爆表的新闻以及“穹顶之下”扑面而来时人们就更加意识到他们现在迫切需要的高效率低能耗的生活。在以往的传统技术中，炉温往往就应了高耗能高污染的缩影名词。而现在人们需要改革，在这种迫切的背景下，模糊炉温控制应运而生了。他就像临危受命的大将担负起了这个重任。他以一种迅雷不及掩耳之力被应用在各各行各业上面，特别是中国的支柱型产业钢铁生厂，基于采集卡的计算机炉温控制屡建战功并受到更多人的信赖接受。当然这只是暂时的，炉温控制仍然需要更多的人去创新，更好的技术去替代。

1.1.3课题关键问题：

1）以PCI-1710数据采集卡为媒介来连接炉温模糊控制实验装置，验证装置的可能性；

2）经实验验证后设计客户端控制界面，并使其正常、稳定地工作；

3）控制软件采用VC/VC 或其他高级程序设计语言（可内嵌汇编语言）开发；

4）所编软件应具有模块化、开放性、可扩展性和可重用性，软件界面友好，软件易用、可靠，控制精度应在可接受的范围。

难点及问题：

1. 本次设计中关于采集卡的模糊控制系统的稳定性能分析。
2. 关于采集卡的模糊控制如何实现与计算机控制系统的连接功能
3. 如何让主控端与客户端之间建立稳定的联系。
4. 理论的不成熟导致对一些更深层次的非线性的比较复杂的模糊控制难以探寻。

课题拟以炉温控制实验装置为主要平台，开发设计一个小规模的基于采集卡的计算机炉温模糊控制系统。要求计算机系统能对炉温进行比较满意的模糊控制；

客户端通过数据采集卡对其连接的炉温实验装置对象进行控制，客户端需显示炉温对象的工作状态。

相应的技术指标：客户端能对炉温对象通过数据采集卡进行有效的控制，控制精度小于正负2摄氏度。经过总结，我的设计主要需要实现的诸多功能有：

1. 采集卡去进行收集数据，并加以处理传输储存；
2. 计算机需要完成所有数据的处理，并且要监视所有过程的完成当系统出现错误或者超过设定指标时要进行报警通知技术人员处理；
3. 此系统是建立在模糊算法的基础上的，所以要遵循模糊规则。
4. 客户端要与主控端之间建立稳定并且可靠地链接，以便更好的实现多项功能；

1.2计算机模糊控制系统

1.2.1模糊控制概述

模糊控制理论是由美国着名的学者加利福尼亚大学教授 Zadeh· L· A于1965年首先提出，它以模糊数学为基础，用语言规则表示方法和先进的计算机技术，由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。[1]

模糊控制规则是参考并且综合了传统的一些控制，吸取了传统的那些控制的优点，并结合了一些传统模糊集理论以及控制理论等老式规则建立起来的，它与传统的那些恐慌之系统有了非常大的不同。

模糊控制设计的指导思想是：充分采用模糊的诸多规则理论，将人们现在所熟知的并且通过人们大脑逻辑推理之后多以语言表述的决策和规律转换成模糊算法，并最后通过模拟人脑的识别、判决等功能，最终能够得到人们所需要的控制量，并且实现控制。

1.2.2模糊控制的基本理论

1.模糊控制器的基本结构和原理

（1）模糊控制器是由大体组成部分以及它们之间的相互连接关系如图1-1

图1-1 模糊控制器的基本组成结构关系图

（2）基本原理：

模糊控制系统他的工作特性是基于计算机的全智能化，它参考模糊数学等比较先进的模糊理论经过多次反复试验设计而成的，并且依赖于计算机控制技术最终诞生的比较先进的并且稳定的数字系统。

模糊控制系统的主要部件是模糊化过程、知识库（及数据库和规则库）、推理决策和精确化计算。下图所表示的就是二维模糊控制关系响应结构图：

图1-2二维模糊控制系统方框图

显而易见的是Fuzzy这个部分是模糊控制的核心部分，输入量q1以及q2最终都要经过这个核心区并且将系统所有输入量在此时完成模糊化，这样模糊处理后得到的模拟量可以更容易的被用于模糊决策，也就是在E、dE和R的共同运算后，得到所需要的模糊控制量U_ij。

U_ij=(E_i×dE_j)R

但由于更方面的原因，这种方式并不容易得到结果，因为R就非常难以去计算。所以在现实生活中更多被用到的是查表法。

查表法是一种基于离线计算性质的方法，通过处理计算得到模糊控制表，然后实时的存放在计算机中以便使用。模糊控制器工作时，计算机只需根据实时采样得到的误差e和误差变化de的量化值找出当前时刻的控制输出量化值，完成后最后结果最后乘以比例系数K3，所计算出的就是实际控制量。

1. 二维模糊控制表的建立：

表1-1 模糊控制规则表

1.2.3模糊控制系统分类

　　模糊控制理论是在现代控制理论的基础上,同时与自适应控制技术、人工智能技术、神经网络技术的相结合,在控制领域得到了空前的应用。[2]

(1)Fuzzy-PID复合控制

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