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基于PLC的模糊PID控制器设计

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基于PLC和模糊PID控制的恒压供水系统设计

基于PLC和模糊PID控制的恒压供水系统设计
36
图 4 PLC 程序流程图
3.2 变频器参数设定 为避免变频器变频运行时因水泵转速过低时容易形成
“空转”现象，所以变频下限设为 20Hz；变频上限设定为工频 50Hz。 第一加速时间和第一减速时间设定为 0.5S；自动调适 加減速选择自动加减速（实际负载方式）。 3.3 模糊 PID 控制参数调整
参 数 送 给 变 频 器 ，使 变 频 器 输 出 频 率 变 化 ，由 公 式 （1）[5]可
知，水泵的转速随之发生变化，即变频器为水泵提供可变频
率的电源，实现电机的无级调速，使管网水压连续变化，从
而使压力稳定在设定的值上。
n = 60f （1-s）
（1）
p
式中 ：n 为 电 机 转 速 ，r ／ min；f 为 电 源 频率 ，Hz；p 为 电 机 极 对
证明，该系统能为被测电磁阀提供 0.01~0.05Mpa 水压，流量为 0.6~30 L/min 连续可调的基准测试水压。 系统控制简单、可靠性
高、保护功能完善、自动控制程度高，有广阔的应用前景和推广价值。
关键词：PLC；恒压供水；变频调速；模糊 PID 控制
Abstract: In order to supply reference constant pressure water for electromagnetic valve performance test of the washing machine,
变频运行，通过安装在供水管网出水处的压力传感器将实测 的压力反馈至模糊 PID 调节仪， 经 PID 运算与设定压力值 0.02MPa 进行比较， 调节变频器输出频率。 若此时用水量较 大，压力较小（达到 PID 调节仪下限），变频器输出频率上升， 当升至接近工频而管网压力仍达不到 0.02MPa， 则延时 10s 后，PLC 将当前工作的 1 号泵切换为工频运行，同时启动 2 号 泵变频运行；反之，若用水量较小 ，压力较大 （达到 PID 调节 仪 上 限 ），变 频 器 输 出 频 率 下 降 ，降 至 变 频 器 频 率 下 限 而 管 网 压力仍高于 0.02MPa， 则延时 10s 后，PLC 将切断 2 号泵，仍 由 1 号泵变频运行。 这样可根据用水量的大小调节水泵的转 速及投运台数，从而达到供水管网中的压力稳定在设定的压 力值上。 可见，1 号泵为主要工作泵，2 号泵为备用泵。

基于PLC的温度PID_模糊控制系统设计与仿真

基于PLC的温度PID_模糊控制系统设计与仿真

第 6期
图 3 主程序软件设计流程图 Fig. 3 The m ain program sof tw are flow ch art
图 4 主程序选择控制梯形 F ig. 4 Th em ain p rogram con trol ladder d iagram
2. 2 模糊控制程序 此程序段为查模糊控制表程序设计, 根据模糊控
由模糊规则进行推理可以得出模糊控制器语言规 则的输入 输 出关 系, 其关 系 是一 个非 线性 的关 系曲 面。当偏差较大时, 控制量的变化应尽力使偏差迅速 减小; 当偏差较小时, 除了要消除偏差外, 还要考虑系 统的稳定性, 防止系统出现过冲, 甚至引起系统振荡。 由隶属度函数及规则表, 使用 M amdan i推理方法和面 积重心法进 行清晰 化, 可以得 到控 制查 询表, 见 表 2
=
KP [ e( t)
+
1 Ti
t
0 e( t) dt + T D
d
e( t dt
)
]
在 PLC 软件内部有专门的 P ID 编程指令, 因此此
部分控制在软件中直接实现。
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2011年 6月
农 机化 研 究
2 系统的软件实现与仿真
2. 1 系统主程序 将传感器采集到的信号与设定 值比较, 在远大于
2011年 6月
农 机化 研 究
第 6期
基 于 PLC 的 温 度 P I D - 模 糊 控 制 系 统 设 计 与 仿 真
陈水生1 , 孟庆建2
( 1. 浙江 康 恩 贝 制药 股 份 有 限公 司 , 浙 江 兰 溪 3 21109; 2 石河 子 大 学 机械 电 气 工 程学 院 , 新 疆 石 河 子 83 2000 )

基于PLCS7300模糊PID控制的设计与开发429

基于PLCS7300模糊PID控制的设计与开发429

基于S7-300模糊PID控制实验平台设计与开发摘要随着PLC的技术越来越成熟，做为一种辅助控制工业生产的器件，已经越来越广泛的应用在工业生产的各个领域。

S7-300系列可编程控制器是西门子全集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。

模糊PID控制一直是一种普遍应用于现在工业中的一种算法，它有十分突出的优点。

以上两种方法和技术相结合就能完善的建立出完善的系统。

通过实际液位和期望值的偏差或者是是偏差的变换率做为系统的控制输入，利用其输出控制来调节变频器达到控制流量，以达到控制液面随期望值变化的目的本设计利用WINCC实现人机界面，应用PLC中的模糊PID模块控制，使PLC进行模糊计算后反模糊化后控制仿真平台，液面高度反馈回PLC。

实现对仿真平台的连续控制。

通过此文可建立一套完整的系统，仅通过人机界面既可达到控制、检测、检验、手动调节、启动停止等功能的实现。

关键词：模糊算法、模糊PID控制、人机界面、PLCDesign and the development of the experience platform based on S7-300 and Fuzzy PID ControlAbstractPLC technology as more and more mature, as an auxiliary device to control industrial production has become increasingly wide range of applications in various fields of industrial production.S7-300 series programmable logic controller is the Siemens Totally Integrated Automation Control of the core system is its integrated and open an important manifestation of characteristics.Fuzzy PID control has been applied to a general industry is now an algorithm, it has the advantage of very prominent. These two kinds of methods and technology will be able to complete the establishment of a sound system. Through the actual level and the expectations of the deviation is the deviation or change of rate control input for the system, using the output control to adjust the inverter to control the flow of liquid to achieve control with the aim of changing expectationsIn this paper, the realization of human-machine interface WINCC fuzzy PID control as a PLC input, so that PLC control simulation platform and fed back to the PC. Simulation platform to achieve continuous control.Through the establishment of this article can be a complete set of system can only achieve through the man-machine interface control, testing, inspection, manual adjustment, start to stop the realization of functionsKey words：PLC, fuzzy PID control, human-machine interface目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1模糊控制PID (1)1.2模糊控制研究方向展望 (3)1.3仿真平台 (6)1.4本文工作 (6)2实验系统的软件设计 (8)2.1实验平台的软件设计 (9)2.2平台的软件结构设计 (10)2.3平台功能设计 (10)2.4平台人机界面设计 (12)2.5平台的算法设计 (13)3系统平台的软件开发 (15)3.1平台的软件开发 (15)3.1.1平台的人机界面开发 (15)3.2平台的算法开发 (19)3.3本章小节 (24)4 实验平台及实验研究 (25)4.1实验的硬件设计 (25)4.1.1平台的功能设计 (25)4.2 实验 (26)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A （外文文献标题） (32)附录B （中文译文标题） (39)附录C （其它附录资料标题） (42)1 绪论自从上世纪30年代以来，自动化技术获得惊人的成就，现在在工业生产和科学发展中起着关键作用。

基于PLC的模糊控制设计

基于PLC的模糊控制设计

1 概述1。

1 研究背景及意义随着时代的不断发展,PLC在现代工业的地位上越来越重要。

在工业应用中其具备许多优点，如：编程方便，现场可修改程序；维修方便,采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入计算机；成本可与继电器控制装置竞争；可直接用115V交流输入；输出为115v，2A以上，能直接驱动；电磁阀、接触器等;通用性强，要能扩展；用户程序存储器容量可扩展到4KB[1].PLC，即可编程序控制器，可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同.其结构包括：电源，中央处理单元(CPU) ,存储器 ,输入输出接口电路,功能模块，通信模块。

最早出现于上世纪60年代，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运作的电子装置[2］.它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑、顺序运算，计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

具备着这些独特优点，P LC在工业中广泛适用。

例如对水箱液位控制.水箱液位是流程工业中极为常见的参数，水箱液位控制技术是工业生产领域中常用的技术。

在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一.在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行监测和控制.液位是过程控制中重要的控制形式之一，它对生产的影响不容忽视。

为了保证安全生产以及产品的质量和数量,对液位进行及时有效的控制是非常必要的。

各种控制方式在液位控制系统中也层出不穷,如较常用的浮子式、磁电式和接近开关式。

液位控制系统的检测及计算机控制已成为工业生产自动化的一个重要方面。

由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制器要求较高[3]。

水箱液位控制是是液位控制中的一个主要问题，它在工业过程中普遍存在，具有代表性，而且非常典型、实用。

基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制

基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制

基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制陶　权，谢　彤（广西工业职业技术学院，广西　南宁　５３０００３）摘 要：本文介绍了用Ｓ７－２００实现过程控制系统实验装置中锅炉夹套的温度模糊控制设计思想，对模糊ＰＩＤ控制的结构、模糊ＰＩＤ控制器的设计、模糊ＰＩＤ控制的ＰＬＣ实现进行了分析，文中详细介绍了模糊控制器程序的编写方法，结果表明，用ＰＬＣ　实现的模糊控制器简单实用。

关键词：过程控制系统实验装置；模糊ＰＩＤ；ＰＬＣ中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）１０－００２２－０５T emperature Fuzzy PID Control in the Process ControlExperimental Device Based on PLCTAO Quan, XIE Tong( Guangxi V ocational & Technical Institute of Industry, Nanning 530003 China )Abstract: This article describes design concept of realizing temperature fuzzy control for boiler jackets in the process control system experimental device by using S7-200, in which the structure of fuzzy PID control, fuzzy PID controller designing and PLC implementation of fuzzy PID control are analyzed,and the fuzzy controller programming is also introduced in detail. Results show that the fuzzy controllers consist of PLC are both simple and practical.Key words: process control system experimental device; Fuzzy-PID; PLC１ 引言本校自动化实验室采用的“ＴＨＪ－３型高级过程控制系统实验装置”是基于工业过程的物理模拟对象系统，该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。

基于PLC的模糊PID控制器设计

基于PLC的模糊PID控制器设计
3 实验结果及分析
基于 PLC实现的模糊在线整定 P I控制算法 , 并用组态软件 MCGS对过程控制系统水箱液位控 制监控时实曲线 ,得到水箱液位阶跃响应曲线 ,如 图 2、图 3所示 。
4 结论
基于 PLC实现的模糊在线整定 P I控制算法 结合了模糊控制和 P ID 控制的优点 ,反应动作快 , 稳态误差小 ,收到了良好的控制效果 。
2008年 4月
基于 PLC的模糊 P ID 控制器设计①
黄 轶 1 ,徐少川 2 ②
(11 华北科技学院 电子信息工程系 ,北京 东燕郊 101601; 21 辽宁科技大学电信学院 ,辽宁 鞍山 114044)
摘 要 : 将模糊控制器和常规 P I控制器结合起来 ,选取合适的隶属度函数和制定出模糊控制规则 ,分析输 入变量的量化因子 、输出变量的比例因子在模糊控制系统中对系统性能的影响 。将常规 P I控制 、模糊 P I控 制通过 THJ22 控制实验装置进行实际的液位控制实验 ,并用 MCGS对系统进行监控 。实验结果表明 ,采用模 糊 P ID控制的水箱液位 ,较常规 P I控制其响应速度快 ,且较快地达到稳态 ,从而改善系统的性能 。 关键词 : 模糊控制 ; PLC;液位 中图分类号 : TD273 + 14 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 7169 (2008) 02 - 0057 - 03
设计中选用 THKGK21型过程控制实验装置 , 采用 S72200实现模糊在线整定 P I参数算法 ,并利 用 MCGS组态软件对调节曲线进行实时监控。
1 模糊在线整定 P I控制器参数原理及 设计
如图 1所示 ,模糊控制器其以偏差 e和偏差变
化率 ec作为输入量 ,ΔKp ,ΔTi 为输出量 ,在线调整 P I控制器参数。 K1、K2 量化因子 , K3、K4为比例 因子 。模糊 P I控制器由常规 P I控制部分和模糊 控制器两部分组成。模糊控制器根据 e和 ec,输出 ΔKp、ΔTi 作为常规 P I控制 K′p、T′i 参数的校正量 , 进行在线修改。模糊调整 P I参数计算公式如下 :

自适应模糊pid控制的plc设计

基于PLC 的自适应模糊-PID 压力控制系统杨云飞（常熟理工学院 信息与控制工程系，江苏 常熟 215500）摘要： 本文在传统PID 控制技术和模糊控制技术的基础上，吸收两者长处，设计了自适应模糊-PID 控制器，并将其应用于压力控制中。

基于S7-200 PLC 的自适应模糊-PID 压力控制系统，以偏差和偏差变化率作为输入，根据被控系统不同工况变化的要求，通过修改PID 控制器的参数来获得满意的动态和静态控制性能。

关键词： 模糊控制 自适应 PID PLC中图分类法： TP273 文献标识码： ASelf-adaptive Fuzzy-PID pressure control system based on PLCYANG Yun-fei(Dept. of Information and Control Engineering ，Chang Shu Institute of Technology ，Chang Shu 215500，china ) Abstract ： The self-adaptive Fuzzy-PID controller is designed based on traditional PID control technology and fuzzy control technology and it is applied to pressure control system. A self-adaptive Fuzzy-PID control system based on S7-200 PLC is carried out. It takes the deviation and the deviation change as input, according to varying performance state varying the parameters of PID controller to get good dynamic and static control quality. Keywords ： Fuzzy control ；adaptive ；PID ；PLC1. 引言常规PID 控制器以其技术成熟在工业控制中得到了广泛的应用，其特点是控制精度高，但鲁棒性差，对非线性、时变参数等系统难以获得满意的控制效果。

基于PLC的模糊控制PID控制器的设计与应用

基于PLC的模糊控制PID控制器的设计与应用发布时间：2022-02-16T08:08:00.046Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第16期作者：马少辉[导读] 目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，在工业控制生产中，我们比较倾向于PID控制。

因为它的控制方法比较容易被工厂人员所接受和掌握，而且它的研究成本低，所以被广泛应用。

但是对于一些复杂的控制系统，由于受到众多非线性因素影响，数学模型就会不好建立，PID的控制就会受到限制。

比如遇到典型的复杂的控制系统例子，它有着多种可变因素的复杂系统，导致我们很难精确的分析系统的动静态特性。

由于它的控制器结构及参数已经固定，所以不能实时地根据误差的变化进行及时的调整。

马少辉珠海格力电器股份有限公司广东省珠海市 519070摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，在工业控制生产中，我们比较倾向于PID控制。

因为它的控制方法比较容易被工厂人员所接受和掌握，而且它的研究成本低，所以被广泛应用。

但是对于一些复杂的控制系统，由于受到众多非线性因素影响，数学模型就会不好建立，PID的控制就会受到限制。

比如遇到典型的复杂的控制系统例子，它有着多种可变因素的复杂系统，导致我们很难精确的分析系统的动静态特性。

由于它的控制器结构及参数已经固定，所以不能实时地根据误差的变化进行及时的调整。

关键词:模糊PID控制;pH值控制;可编程控制器引言PID控制器作为温度控制系统不可或缺的一部分，在整个系统中起着至关重要的作用。

PID控制器具有的优点是原理简单、使用方便、控制精度高、算法成熟，并且使用时不用依赖非常高级专业的技能。

因此用PID控制器来实现温度控制系统的设计。

因此，针对上述问题，提出了一种输出方差最优的PID参数整定方法，将参数整定问题转化为一个非凸优化问题，采用粒子群算法(ParticleSwarmOptimization，PSO)求得全局最优解，实现了最小方差PID参数整定。

基于PLC的模糊控制器设计及Simulink仿真

64 | 电子制作 2021年02月热能，当电流流过电阻材料时，电能转换成热能，产生热量，再通过热的传导、对流、辐射，能有效地用来加热特定的试验件，并保持高的效率，此种加热方式称为辐射加温。

辐射加热具有热转换率高、加热温度高等优点，因此是试验车台上使用最广泛的一种加热方式。

温度是试验任务中一项很重要的监控指标，很多试验任务要求在特定的温度下才能进行，实际温度值和控制的精度、准确度决定了试验能否进行下去，因此研究温度控制工作原理，寻找合适的控制算法具有重要意义。

辐射加温控制系统是典型的一阶纯滞后环节，可用一阶惯性环节加滞后环节表示，具有升温单向性、大惯性、纯滞后、非线性和时变性等特点，用传统控制方式易导致超调大、调节时间长、控制精度低。

其升温、保温是依靠电阻丝加热，当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温。

理论和经验表明，传统的PID 控制对温度控制系统无法达到理想效果[1-2]。

模糊控制是目前十分成熟的一种智能控制方法，其采用模糊逻辑把人的控制经验归纳为定性描述的一组条件语言，利用模糊集理论，将其定量化，使控制器模仿人的操作策略，模糊控制具有很强的鲁棒性和稳定性，大量的理论研究和实践也充分证明了用模糊控制理论控制电阻炉温度是一种非常好的方法策略[3]。

PLC 具有通用性好、性能可靠、编程灵活、扩展方便等优点，在工业控制中广泛使用，PLC 指令越来越强大，能够实现许多复杂的控制算法，利用PLC 实现模糊控制，结合二者的长处，在工业控制中大有前景。

基于上述，本文提出在PLC 平台上将模糊控制方法和常规PID 控制结合的控制策略。

1 控制策略当实际温度值和给定温度值偏差较大时，采用模糊控制合式控制策略，既可以保证系统动态响应效果，又能改善稳态控制精度，系统控制框图如图1所示。

其中S 为转换开关，其设定值一般取最大误差的10%，本文取20，即给定值和实际值偏差在20℃以内采用PID 控制，超过20℃采用模糊[4]模糊控制器能在线对PID 参数进行修改，进一步完善了传统PID 控制器的性能，更好的适应控制系统参数变化和工作条件，如图1所示，模糊控制器由模糊化，模糊推理和解模糊三个环节构成，将工程上的精确量转换为模糊输入信息，利用模糊规则进行模糊推理，经解模糊后转换为精确值，送到被控对象。

基于PLC的过程控制实验装置液位模糊PID控制

ｃ ｎｔｏ ｓｒ ￣ｉｅ ｓ ｄ ｏｎ Ｓ７ ００ ｏ ｒ ｌｉ ｅ ｚ ｄ ｂａｅ —３ ＰＬＣ ．Ｒ ｅ ｕｔ ｈｏ ｓｔ ｔｔ ｚ ｙ ｃ ｔｏｌ ｒ ｏｎ ｉｔｏｆＰＬＣ ｒ ｔ ｉ ｐ ｅ ａ ａ ｔｃ １ ａ ｈ ｒ ｓ ｌｓｓ ｗ ｈａ ｈｅ ｆ ｚ ｏｎ ｒ ｌｅ ｓｃ ｓｓ ｕ ａｅ ｂｏ ｈ ｓｍ ｌ ｎｄ ｐｒｃ ｉａ． ｎｄ ｔ ｅ ｐｅ－
摘 要 ： 模 糊 Ｐ Ｄ 控 制 的 结 构 、 糊 Ｐ Ｄ 控 制 器的 设 计 及 模 糊 Ｐ Ｄ 控 制 的 Ｐ Ｃ 实现 进 行 了分 析 ， 以 Ｐ — Ｉ 过 程 控 制 系统 实 对 Ｉ 模 Ｉ Ｉ Ｌ 并 ＣＴ Ｉ 型
验 装置 为物 理 模 拟 对 象 ， 用 ｓ — ０Ｐ Ｃ 实现 了对 液 位 的模 糊 ＰＤ 控 制 。 结果 表 明 ， Ｐ Ｃ 实现 的模 糊 ＰＤ 控 制 器 简单 实 用 ， 利 ７ ３０ Ｌ Ｉ 用 Ｌ Ｉ 系
Ｖｏ．， ．６ Ｊ ｎｅ２ ，ｐ３ ７ ３ ６ １ Ｎｏ １ ， ｕ ０１ ｐ ．９６ － ９ ８ ７ １
基 于 Ｐ Ｃ 的过 程 控 制 实验 装 置 液位 模 糊 ＰＤ控 制 Ｌ Ｉ
徐 辉 春
（ 东 交 通 大学 电气 与 电子 工 程 学 院 ． 西 南 昌 ３ ０ １ ） 华 江 ３ ０ ３
代 替 常 规 Ｐ Ｄ控 制 ， 现 双 容 水 箱 的液 位 控 制 。 Ｉ 实
１模 糊 Ｐ Ｄ 控 制 算 法 及 结 构 Ｉ
传 统 Ｐ Ｄ控 制 原 理 简 单 ， 用 方 便 ， 应 性 强 ， 泛 应 用 于 各 种 工 业 过 程 控 制 领 域 。 Ｉ 使 适 广 但 是 ， 位 系 统 具 有 时 变 、 后 等 特 性 ， 常 规 ＰＤ 控 制 只 能 利 用 一 组 固 定 参 数 进 行 控 液 滞 而 Ｉ
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第 2期
黄 轶等 :基于 PLC的模糊 P ID 控制器设计
图 2 常规 P ID 控制响应曲线
第 5卷 第 2期
华北科技学院学报
2008年 4月
基于 PLC的模糊 P ID 控制器设计①
黄 轶 1 ,徐少川 2 ②
(11 华北科技学院 电子信息工程系 ,北京 东燕郊 101601; 21 辽宁科技大学电信学院 ,辽宁 鞍山 114044)
摘 要 : 将模糊控制器和常规 P I控制器结合起来 ,选取合适的隶属度函数和制定出模糊控制规则 ,分析输 入变量的量化因子 、输出变量的比例因子在模糊控制系统中对系统性能的影响 。将常规 P I控制 、模糊 P I控 制通过 THJ22 控制实验装置进行实际的液位控制实验 ,并用 MCGS对系统进行监控 。实验结果表明 ,采用模 糊 P ID控制的水箱液位 ,较常规 P I控制其响应速度快 ,且较快地达到稳态 ,从而改善系统的性能 。 关键词 : 模糊控制 ; PLC;液位 中图分类号 : TD273 + 14 文献标识码 : A 文章编号 : 1672 - 7169 (2008) 02 - 0057 - 03
3 实验结果及分析
基于 PLC实现的模糊在线整定 P I控制算法 , 并用组态软件 MCGS对过程控制系统水箱液位控 制监控时实曲线 ,得到水箱液位阶跃响应曲线 ,如 图 2、图 3所示 。
4 结论
基于 PLC实现的模糊在线整定 P I控制算法 结合了模糊控制和 P ID 控制的优点 ,反应动作快 , 稳态误差小 ,收到了良好的控制效果 。
Kp = K′p +ΔKp
(1)
Ti = T′i +ΔTi
(2)
式中 K′p、T′i 为初始设定的 P I参数 ,而 ΔKp、 ΔTi 为模糊控制器的 2个输出 。
图 1 模糊在线整定 P I控制器参数系统框图
111 模糊 P I控制器输入及输出模糊化设计 模糊控制器的输入量为液位高度误差和误差
变化量 ,输出变量为控制量的增量 ΔKp ,ΔTi。 取误差和误差变化量 的语 言值 为 : {负 大 ,
3) 解模糊化子程序 :解模糊子程序的任务是 根据各输出模糊子集的隶属度 ,确定相应的控制 输出 。解模糊采用最大隶属度法 。用多个比较指 令 ,把模糊子集对应的输出值存在地址中 。
212 软件组态 M CGS设计 软件设计是 使用 MCGS组 态软 件完 成的 ,
在运行界面上 ,数据显示界面和部分控制界 面 ,负责模糊控制器和常规 P I控制器的参数设 定和过程值显示 。实时曲线框 ,该界面负责对 液位控制系统负责实时监控 ,用来反映液位响 应效果 。
设计中选用 THKGK21型过程控制实验装置 , 采用 S72200实现模糊在线整定 P I参数算法 ,并利 用 MCGS组态软件对调节曲线进行实时监控。
1 模糊在线整定 P I控制器参数原理及 设计
如图 1所示 ,模糊控制器其以偏差 e和偏差变
化率 ec作为输入量 ,ΔKp ,ΔTi 为输出量 ,在线调整 P I控制器参数。 K1、K2 量化因子 , K3、K4为比例 因子 。模糊 P I控制器由常规 P I控制部分和模糊 控制器两部分组成。模糊控制器根据 e和 ec,输出 ΔKp、ΔTi 作为常规 P I控制 K′p、T′i 参数的校正量 , 进行在线修改。模糊调整 P I参数计算公式如下 :
Abstract: In this design, combining fuzzy controller w ith P ID controller to Choose suitable membership function and the fuzzy control rule, and analyze the affect to the system , which is bring by quantum gene of input2variable and p roportion gene of output2 variable. Finally, the general P ID controller and fuzzy P ID controller are used in liquid2level control experiment by the control ex2 periment equipment of THJ22, and monitoring the control system by MCGS. The results show that fuzzy2P ID controller has quic2 ker response and quicker to get steady state and also can imp rove the system performance. Key words: Fuzzy control; PLC; W ater level
第 5卷 第 2期
华北科技学院学报
2008年 4月
零 ,正大 }并记为 : {NB , ZO , PB }, 取 e, ec, 的论域 [ - 1, 1 ]。同样 , 选择 ΔKp ,ΔTi 变化量的语言值 为 : {负大 ,负小 ,零 ,正小 , 正大 } , 记为 : {NB , NS, ZO , PS, PB }取 ΔKp ,ΔTi 的论域 [ - 2, 2 ]。 112 模糊控制规则的建立
011
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011
0
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2 软件设计
211 模糊算法的 PLC实现 模糊 算 法 是 用 PLC 子 程 序 实 现 的 , 方 法
如下 : 1) 模糊化子程序 :是用于一个“Δ”型或半个
“Δ”型的模糊子集的隶属度计算 。程序先是求 出“输 入 现 值 ”与“标 志 值 形 参 "的 差 (差 存 于 vd170中 ) ,并相应判断哪个值大 。然后 ,把这个 “差 ”被“上半范围 ”或“下半范围除 ”,其“商 ”仍 存于 vd170中 。最后 ,用 1 去减这个“商 ”。其结 果存于“入模糊子集形参 ”中 。这就是所求的隶 属度 。
ZO
NS
NB
表 2 ΔTi 的模糊控制规则表
ΔKp ec
e
NB
ZO
PB
NB
PS
PS
PS
ZO
ZO
NB
ZO
PB
ZO
NB
ZO
表 3 ΔKp 的模糊关系表
0
011
011
013
1
011
011
012
1
018
011
011
1
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0
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1
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1
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0
图 3 模糊 P ID 响应曲线
D esign of Fuzzy2P ID Con troller Ba sed on PLC
HUAN G Y i1 , XU S haochuan2
(11 Department of Electronic and Engineering, North China Institute of Science And Technology, Yanjiao Beijing2East 101601; 21 Institute of Electronic and Engineering, L iaoning University of Science and Technology, Anshan L iaoning 114044)
一般来说 ,当偏差比较大的时候 ,希望系统调 节参数中对控制上升时间占优的参数处于主导地 位 ;当偏差比较小的时候 ,调节超调量的控制参数 占有优势 。模糊规则见表 1 和表 2, 得到模糊关 系矩阵表 3,表 4。
表 1 的模糊控制规则表
ΔKp ec
e
NB
ZO
PB
NB
PB
PS
PS
ZO
PS
ZO
NS
PB
① 收稿日期 : 2008 - 03 - 13 ② 作者简介 :黄轶 (1973 - ) ,女 ,辽宁鞍山人 ,硕士 ,华北科技学院电子信息工程系讲师 。
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line w ith P ID controllers, Chem ical Engineering
2) 模糊推理子程序 :每次调用它之前 ,先对 “模糊关系指针 ”及“模糊输出指针 ”赋值 ,即指明 该模糊关系矩阵的首地址和模糊输出地址 。这种 调子程序前赋值给指针 ,由子程序按指针向去存 储子程序运算结果 ,可作到一个子程序多用 ,是较 较简洁的编程方法 。这里调用了 5次子程序 ,因 为这个矩阵有 5列 。
Progress, 1991 [ 3 ] 李敏远 ,都延丽 ,姜海鹏. 智能自整定 P ID 在药