导言
婴儿培育箱首要运用于早产儿、低体重儿、病危儿或发育不良的新生儿的临床医疗。在儿科的医疗护理中占有重要位置，是医院不可或缺的医疗器械[1][2]。因为此类婴儿的特殊性，所以婴儿培育箱对操控精度、安稳功能和安全性都有较高要求。如今市场上的婴儿培育箱大多选用传统的PID算法。惯例PID算法是进程操控中运用最为广泛的一种根本操控规矩，具有安稳性高、鲁棒性好等长处。但其对时变非线性体系来说操控就难以达到很好的作用。本文选用含糊PID算法对婴儿培育箱的温度加以操控，体系的动静态特性得到进一步改进。
1 婴儿培育箱温度操控体系的规划
本体系运用单片机技能对培育箱温度施行伺服操控，开机即可主动进入箱温操控状况。温度操控监测仪是仪器的核心部件，具有温度设置，实时温度监测等功能。体系组成框图如图1所示：
婴儿培育箱内的空气温度具有推迟性，从检测到箱内温度小于设定值到加热器开端加热，箱内温度会继续下降一段时刻，当加热中止时，温度并不会立刻中止上升而是上升一段时刻后才中止。因而，婴儿培育箱内的温度一直在上下动摇。选用含糊自适应PID操控能够较好的处理此类问题，微分操控重量能够改进体系的动态特性，而积分操控重量能够削减体系静差。
2 体系的硬件结构
本体系硬件结构操控芯片选用16位低功耗MSP430系列单片机[3][4]，选用DS18B20温度传感器将婴儿培育箱的温度丈量值经过单线传入单片机I/O口，与传统的热敏电阻比较,它能够直接读出被测温度,并且可依据实践要求经过编程完结9～12 位的数字值读数办法;能够别离在93. 75 ms 和750 ms 内完结9 位和12 位的数字量。温度丈量值在单片机内部经过含糊自适应PID运算后，输出操控信号给光耦离合器，以完结输入信号和输出信号的阻隔，削减搅扰，和完结信号的扩大。扩大后的信号用于操控可控硅，然后完结对加热丝作业与否的操控。经过键盘和液晶显现别离完结对温度值进行标定，守时显现温度值，设定上下限报警值等功能。详细电路如图2所示。
3 软件规划
软件规划首要选用自适应含糊PID操控办法[5][6][7][8]。含糊操控是一种以含糊操控论、含糊言语变量及含糊逻辑推理为根底的新式计算机智能操控。与传统的PID算法相结合形成了含糊自适应操控理论，运用含糊推理完结PID参数的主动调整。
自适应含糊PID操控器以差错E和差错改变Ec作为输入,能够满意不同时刻差错E和差错改变率Ec对PID参数自整定的要求。运用含糊操控规矩在线对PID参数进行修正,便构成了自适应含糊PID操控器,如图3所示。
设定输入变量E和Ec言语值的含糊子集为{负，负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大}, 并简记为{NB,NM, NS, ZO, PS, PM, PB}, 将差错E 和差错改变率Ec 量化到( – 5, 5) 的区域内，输入变量的从属函数曲线如图4所示。相同, 规划输出量KP、KI和KD的含糊子集为{ZO, PS, PM, PB}, 并别离将其量化到区域( 0, 3) ，（0，0.2），（0，0.8）内。
依据参数KP、KI和KD对体系输出特性的影响状况，依据试验经历总结得到KP、KI和KD的操控规矩表，见表1，表2和表3，它反映和描绘了以往婴儿培育箱在不同条件和要求下的操控经历和常识，是含糊推理的规矩集。
依据规矩表结合婴儿培育箱操控的规矩，对PID参数KP总结出下列49条含糊操控规矩：
if E=NB and EC=NB， then KP=PB
if E=NB and EC=NM， then KP =PB
┇
if E=PB and EC=PB， then KP=PB
E、EC为含糊输入变量，KP为含糊输出变量；NB、PB，NM等为论域上的含糊集。
含糊PID操控器的作业流程图如图5所示，图中U(T)是当时温度采样值，E(T)、E(T-1)别离为当时差错和前次采样差错，Ec (T)为当时差错改变率，U(T)是PID运算成果。
4 试验成果
为进步加温体系的安全性，一般采纳较小功率长期加温的办法。在环境温度为26℃，环境湿度60%RH的状况下，将婴儿培育箱的箱温设定为32℃，婴儿培育箱别离选用惯例PID与含糊PID两种办法操控其温度，丈量将其箱温设定在32℃时的作用，在一个周期内运用含糊PID操控的相应速度比传统PID缩短了约3分钟，操控功率进步34%，并且操控安稳后的温度峰峰值为0.3度，传统PID操控为0.5度。成果曲线比照如图5所示：
5定论
选用含糊 PID操控婴儿培育箱的箱温，在操控进程中含糊 PID 操控器依据体系的实践状况实时调整 PID参数。从试验成果能够看出，选用含糊PID操控的婴儿培育箱，能够使体系的过渡时刻及超调量能尽可能削减，升温速度较快，改进了体系的安稳度，进步了抗搅扰功能，收到了杰出的预期作用。
