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基于FPGA的温度模糊自适应PID控制器的设计2010-01-22 10:19:17 作者：郭敏秦刚刘洋来源:电子设计工程1 引言温度是工业生产过程中一个主要的被控参数。
目前，大多采用常规PID控制器实现对温度的控制。
PID控制器具有结构简单、易于实现且鲁棒性好、可靠性高等优点，对可建立精确数学模型的定常系统具有很好的控制效果，但由于实际温度控制系统工况复杂、参数多变、大惯性、大滞后，常规PID控制器难以对其高精度进行控制。
模糊控制鲁棒性强，无需被控对象的精确数学模型，只依赖于操作人员的经验知识及操作数据，非常适用于控制非线性、时变和滞后系统，但其静态性能较差，因此应用范围受很大限制。
针对这些问题，这里提出一种基于FPGA的温度模糊自适应PID控制器设计方案，该方案将传统PID控制与现代模糊控制相结合，应用模糊推理方法实现对PID参数的自动整定。
由此，经MATLAB 仿真验证该控制算法的可行性，将其应用于恒温箱的温度控制。
该控制器对恒温箱控制系统的控制效果明显优于常规PID控制器。
2 模糊自适应PID控制原理及结构模糊自适应PID控制基本原理：以误差e和误差变化ec作为输入，运行中不断检测e和ec，并利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表调整参数，满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求，利用模糊规则在线修改PID 参数，以使被控对象具有良好的静态、动态性能。
模糊自适应PID控制系统结构如图1所示。
常规PID控制器作为一种线性控制器，其离散的控制规律为：对于系统被控过程中不同的|e|和|ec|，PID参数Kp、KI、KD的自整定原则如下：(1)误差|e|较大时，为加快系统的响应速度，使系统具有快速跟踪性能，应取较大Kp和较小KD。
同时，为了防止积分饱和。
避免系统超调过大，应限制KI 或使其为零。
(2)误差|e|和|ec|中等时，为使系统超调较小，应取较小KP，适当KI和KD，特别是KD的取值对系统响应影响较大(一般取值较小)。
A Nova Geração do Centro de TorneamentoGL 170G garante flexibilidade, rapidez, precisão e alta produtividade para usinagem deGRÁFICO DEPOTÊNCIALA YOUT DE TRABALHOAparelho de pinças - C42Placa hidráulica BB (*)139 99Capacidade máxima de barras - Ø 42 mmCapacidade máxima de barras - Ø 51 mmØ 175Capacidade máxima de barras - Ø 42 mm Placa hidráulica BH (*)125 85Ø 165Aparelho de pinças - C60(aplicado somente como execução especial) Capacidade máxima de barras - Ø 60 mm(*) Serrilhado em milímetros 1,5 mm x 60°S errilhado em polegadas 1/16“ x 90°133 163Ø 180 Ø 170Ø 134117 132 Ø 150 Ø 140Ø 10630Ø 410 (sobre proteções)Ø 340 (sobre ASA da mesa)55510776Ø 165 (máx. sobre mesa)F a c e i n t e r n a312 (até centro eixo-árvore)proteção doaparador de peças (**)proteçãoP l a c a “G a n g ”(**) Equipamento opcional28538 (***)192855F a c e d o e i x o -ár v o r eF a c e d o e i x o -ár v o r ePlaca BH-M 165Placa BH-D 175Aparelho de pinça - C4238 (***)Aparelho de pinça - C6028538 (***)12F a c e d o e i x o -ár v o r eF a c e d o e i x o -ár v o r e28538 (***)19Utilizar para deslocar o suporte 20 mm para frente No caso de se deslocar o suporte para frente, é necessário trocar a posição da chaveta.(***) Espaço ocupado pelo puxador de barras (com ou sem bedame)Capacidade do aparador:- Ø máx. (barra): 50,8 mm (2”)- Comprimento: 90 mm - Carga máxima: 2 Kg- Z = 395+ Z = 5180 + X = 2- X = 46060025545205553555er o v r á-o x i e o d e c a F 19,50 12H8325835 55 55 358+ 1,5+ 0,1 0Curso dos eixosLayout de trabalho (dimensões em mm)Curso dos Eixos (dimensões em mm)Layout de trabalho (dimensões em mm)Layout de trabalho (dimensões em mm)São Paulo / Grande São Paulo / ABCD / S.J. dos Campos e Litoral ..............(11) 96300 8826S anta Bárbara D’Oeste e Região ..................................................................(19) 3455 9735Rio de Janeiro e Espírito Santo ....................................................................(21) 98126 5230R ibeirão Preto e Região ...............................................................................(16) 99761 0261Minas Gerais e Região Centro-Oeste ...........................................................(31) 3361 2526Paraná e Santa Catarina ..............................................................................(41) 3333 6941Rio Grande do Sul ........................................................................................(51) 99999 3121Regiões Norte e Nordeste ...........................................................................(71) 99981 4803ROMI S.A.Rod. SP 304, km 141,5Santa Bárbara d’Oeste/SP 13453-900 - Brasil (19) 3455 9735***************W W W.R O M I.C O MM A Q F E R @R O M I.C O MCapacidadeDiâmetro máximo torneávelDiâmetro admissível sobre a proteção do eixo Z Curso transversal do carro (eixo X)Curso longitudinal do carro (Eixo Z)Cabeçote Nariz do eixo-árvoreDiâmetro do furo do eixo-árvore Capacidade de barras (diâmetro)Faixa de velocidades AvançosAvanço rápido transversal (eixo X) Avanço rápido no eixo longitudinal (eixo Z)Porta-Ferramentas Gang Tools Superfície da mesa Número de rasgos “T”Suporte de ferram. torneam. externo (secção)Suporte de ferram. torneam. interno (diâmetro)Potência InstaladaMotor principal ca (reg. S3 - 15 min)Potência total instaladaDimensões e peso (aproximados)Área ocupada (frente x lateral)Peso líquido aproximadomm mm mm mm ASA mm mm rpm m/min m/min mm -mm mm cv / kW kVA mm kg170410450300A2-5”6042 / 516 a 6.0003630180 x 550320 x 20Ø 2515 / 11202.200 x 1.9002.600Sistema Gang Tools para suportes porta-ferramentas: inclinação 60°, facilidade de acesso do operador aos suportes de ferramentas e escoamento de cavacosEstrutura monobloco de ferro fundido de alta qualidadeCabeçote equipado com placas isolantes, que minimizam a transferência de calor do cartucho para a baseR O M I G L 170G N G / P O / A A / 042022 - F o t o s i l u s t r a t i v a s - E s p e c i f i c a çõe s t éc n i c a s s u j e i t a s a a l t e r a çõe s s e m p r év i o a v i s o - P o r f a v o r , r e c i c l e .(*) Sem transportador de cavacos。
1.在使用前，请仔细检查分析系统和相关器件。
同时，请仔细熟悉系统和相关资料。
2.通电之前请仔细检查系统的安装。
3.正式使用之前，请仔细熟悉相关信息。
4.系统在应用过程中请及时进行相关的检查、维护。
分析系统技术手册目录说明：带√表示在技术手册中存在。
设计员：（签字）部门经理：（签字）年月分析系统安装操作使用说明书西克麦哈克（北京）仪器有限公司目录一.用途及安装使用条件二.结构及工作原理三.主要技术数据四.成套性五.安装六.启动与调校七.使用与维护八.运输与保管九.制造厂的保证一.用途及安装使用条件1.系统的用途本系统是针对于含有大量的水和尘的工艺样气进行气体分析而设计的。
在系统中完成了对工艺样气的取样点处高温状态过滤、保温传送、室温缓冲粗脱水过滤、压缩机冷凝脱水、压缩机精脱水及缓冲过滤过程。
在这其过程中，完成了对尘的过滤和对大批量水的冷凝排放过程。
系统中的S710气体分析仪器监测工艺样气中的一氧化碳的浓度，并能够以4～20mA DC（已经隔离）的形式向控制室的二次仪表输出。
本系统可以跟据自动监测工艺样气的一氧化碳浓度含量，提供两个相应组分的报警（可设置）。
当相应组分的测量浓度超过其设定值时，系统将提出报警信号（无源开关量），当相应组分的测量值低于设定值时，报警信号将消失。
本系统自动完成对工艺样气的高温状态下过滤、保温传送、冷凝脱水、过滤和分析的过程。
同时，自动完成预处理过程中产生的冷凝水排放和取样探头的反吹过程。
同时，具有手动的工艺样气的取样、取样探头反吹、冷凝水排放功能。
2.系统的安装使用条件✧系统供电电源：电压AC 220V±10% 频率50Hz±1%✧取样探头供电电源：电压AC 220V±10% 频率50Hz±1%✧取样探头请安装在具有代表性的工艺管道。
✧为了减少测量的滞后时间，本分析系统应尽量安装在测量点附近，样气流路不适宜过长，气流阻力尽量减小。
✧本系统需要排水，现场应具备良好的排水条件，严禁室内排放。
G RASSO S YSTEM C ONTROL GSC中文屏操作手册注：控制系统操作手册以英文版为主，中文版仅供参考！1.1.11 GSC 控制系统描述 1.1 GSC 功能:- 显示参数：压力、温度、马达电流、能量位置、时间，操作模式，状态信号等。
- 压缩机自动启动，停机，按照吸气压力或外部温度进行能量调节。
- 监视所有运行参数。
- 安全保护控制：一旦压力、温度、马达电流等到达限值时自动报警或自动停机， - 显示记录故障情况发生的日期和时间。
- 可指出输入模拟信号的断线故障。
- 设有密码保护功能，防止非专业人员输入不正常参数。
- 程序存贮在 EPROM 中。
- 通过连接接口，可采用主站控制压缩机组。
- 采用MPI 或 Profibus-DP 与一个主控制系统进行通讯。
视图1 电源 4 隔离继电器2 紧急安全继电器 5 Bus 终端3 维护外接插座6 Profibus DP/DP-连接器图 1. 1 控制箱外观视图 图 1. 2 控制箱内部视图21.1.2 指示灯/ 按钮白色指示灯 (运行)缓慢闪烁，机组在准备状态。
快速闪烁，压缩机在启动状态。
压缩机一旦启动后，指示灯常亮。
在机组停车时，指示灯快速闪烁，直到压缩机马达关闭。
黄色指示灯 (警告)当运行状态到达对应参数预定值时，此灯闪烁（警告/预报警），显示警告现象，操作面板上，按确认键（黄色ACK键）知道这个警告，闪烁灯转换成常亮状态，当机组又回到正常参数运行状态时，指示灯自动关闭。
红色指示灯 (故障)当运行状态超过允许范围值时，此灯闪烁，表示机组故障并停机，显示故障原因，在操作面板上按确认键（黄色ACK键）知道这个故障，闪烁灯转换成常亮状态，只要将引起故障的原因排除，指示灯自动关闭。
红色紧急停机按钮这个红色按钮是用于发生紧急情况时由操作者强制紧急关闭机组时使用！一般情况请不要随意使用！按下按钮后该按钮将被锁住，红色指示灯亮起，并显示“高压保护开关或紧急停机按钮起作用！”，需要复位时请拔出该按钮。
《印刷机械》实验二输纸机的结构与调节一、实验目的1. 结合课程理论知识认识掌握输纸部件（输纸机）的各个机构组成及工作原理。
2. 掌握它们的操作使用调试方法，认识掌握纸张在胶印机上被自动分离、输送、检测、定位的工作过程及配合调节方法。
二、实验设备1、罗兰四开机，2、各种螺丝刀三、实验原理及内容1. 输纸部件一般称为分纸头或给纸头，俗称“飞达”，它的作用就是把纸张一张张地从纸堆里分离出来，没有双张或多张重叠，不迟到，早到，歪斜地输送到定位部件处，即正确地按照一定的要求、速度、位置、输送到定位部件处。
主要有分纸吸嘴机构、压纸吹嘴机构、递纸吸嘴机构、松纸（固定）吹嘴及辅助分离件组成，是输纸机的核心部件。
（1）分纸吸嘴的作用：吸住纸堆最上面的一张纸，使之与下面的纸堆完全脱离分开。
分纸吸嘴有两种分纸工作形式：一种为吸住纸尾折角，使纸张尾与纸堆脱离。
另一种为吸住纸尾高高抬起，使纸张尾与纸堆脱离。
分纸吸嘴调节要求：吸嘴距离纸堆，厚纸2-3mm，薄纸6-8mm（2）压纸吹嘴的两个作用：一、压住纸堆吹风，使被分纸吸嘴吸住的纸张完全与下面的纸堆脱离；二、压纸堆的同时也探测纸堆的高度，发现纸堆工作高度不够时，接通电开关使纸堆自动上升至原来的高度。
a 它的工作过程见实物运动及机构简图。
b 一种变化的工作形式（只压不吹风也叫压纸脚）只压住纸堆，同时也探测纸堆的高度，发现纸堆工作高度不够时，接通电开关使纸堆自动上升至原来的高度c 压纸吹嘴（压纸脚）的工作高度都可以进行调节。
压纸吹嘴调节要求：压脚吹嘴前后位置（伸入纸堆边缘位置）以下插不碰到被吸起纸张后边缘。
一般10-15mm。
纸堆上表面低于前挡纸牙4-6mm。
（3）递纸吸嘴的作用：吸住被分离的纸张向前递送，交给输纸辊机构后再返回原处进行下一次的递送。
a 递纸吸嘴的工作过程见实物运动及机构简图。
b 递纸吸嘴的高度一般都可以进行调解，但结构方式不同方法亦有所不同。
递纸吸嘴安装要求：装于纸张宽度1/4处。
