基于LonWorks的专家PID工业控制系统设计
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发生ห้องสมุดไป่ตู้化 ， 此时如果 Ｉｋｌ ）≥Ｍ ， ｅ （ 说明误差也较大 ， 控制器应输出较强控
制作用以使误差绝对值朝减小方 向变化并迅速减小误差绝对值 ，其控 制 输 出 可 为 ｕ ）ｕｋ １＋ － ａ （）ｅｋ １＋ ｉｋ＋ ｄ （）２ Ｏ一 ）ｅｋ ２］ （ ＝ （－ ）ｋ｛ｌ ｋ一 （一 ） ｋ （）ｋ【 ｋ一 ｅｃ １ （一 ） ｋ ｋｅ ］ ｅ ｅ ＋ ｝
被 控对 象
图１ 基于 Ｌ ｎ ｒｓ的专家 ＰＤ工业控制 系统 ｏＷｏｋ Ｉ ３． 制 系统 软 件 设计 控 ３１专家 ＰＤ控制器设计 ． Ｉ 专家 ＰＤ控制是将专家控制与传统 ＰＤ控制相结合 ，利用专家经 Ｉ Ｉ 验来设计 ＰＤ参数 ， Ｉ 取长补短 ， 高控制器 的性能及整个控制系统的 以提 性能 ， 典型专家 ＰＤ工业控制系统如图 ２所示 。 Ｉ
（ 当ｌ（ Ｉ ￡时， ５ ｋ ≤ ） ｅ） 说明误差绝对值很小， 此时加入积分， 减小稳态
误差。 式 中， ｅ（ ． Ⅲ 卜 误差 ｅ ｋ 的第 ｋ 个极值 ； ｕｋ一第 ｋ次控制器输出； （） ｕｋ １—第 ０— ） 控 制 器输 出 ； （一 ） ｃ１次 Ｋｌ 增 益 放 大 系 数 ， ｌｌ 一 Ｋ＞ ； Ｋ 抑制系数 ，＜Ｋ＜ ； 厂 ０ ２ｌ Ｍ。Ｍ厂－ 、 设定误差界 限， ＞ Ｍ，Ｍ ； Ｋ 一控制周期序号； ｓ —任 意小正实数 。 ３ ． ２仿真研究
此 时 ， Ｉ（ ｌＭ ， 明尽管 误差 朝绝对值增大方 向变化 ， 如果 ｋ ＜ ｅ） 说 但误
差绝对值本身并不很大 ， 控制器可实施一般控制作用 ， 控制器输出为
ｕｋ＝ （— ）ｋ ｅ【 ｅｋ １ ＋ ．ｋ＋ ￣ （）２ （一 ）ｅｃ２】 （）ｕｋ １ （） （～ ） ｋ （）ｋ ｅ 一 ｅ １ （一 ） ＋ １一 】 ｅ ｋ ｋ ＋１ （） ｅｋＡ （）０、ｅｋＡ （一 ）０或 ｅ（ ０时 ， ３当 （ ｅｋ＜ Ａ （）ｅｋ １＞ ） ０） ＝ 说明误差绝 对值朝 减小方 向变化或已经达到平衡状态 ， 此时控制器输 出保持不变。
（ 当 ｅ ）ｅ ）Ｏ Ａ （ Ａ （ １ ０ ， 明误差 处于极值状态。此 ４ ） （ Ａ （ ＜ 、ｅ ）ｅ 一） 时 说 ｋ ｋ ｋ ｋ ＜
主要 由检测节点和控 制节点组成 ， 两种节点均采用基于主机的节点 ， 从 处理器采用 Ｍ １３５ 神 经元芯 片， Ｃ ４１０ 仅起通信作用 ， 主处理器采用微芯 公 司生产的 Ｐ １Ｆ７ 单片机 ， Ｉ ６ ８７ Ｃ 主要负责工业 现场 数据的采集 、 相关数 据 的处理 、 控制算法 的实施及控制量的输出 ， 节点 间通过异 步串行 主从 口进行通信 ； 间以工业通信 中常用的双绞线作 为网络传输介质 ， 节点 采 用 Ｆｑ １Ａ作为收发器实现与 Ｌ Ｎ网的连接及相互间的通信 。 Ｉ－０ ＇ Ｏ
Ｗ ｏｋ 现 场 总 线 技 术 。 工业 生 产 现 场 的通 信 效 率 和 准 确度 大 大提 高。 ｒｓ 使
［ 关键词 】ｏ Ｗｏｋ 专 家 ＰＤ控制 工业生产现场 通信效率 Ｌ ｎ ｒｓ Ｉ
１引言 ．
照如下规则设计专家 ＰＤ控制器 ： Ｉ
Ｌｎ ｒｓ ｏＷｏｋ 现场总 线由美 国 Ｅ ｈ ｌ ｃｅ ｎ公 司于 ２ ｏ Ｏ世纪 ９ Ｏ年代推 出 ， 此总线一经问世 ， 以其 实时性好 、 就 可靠性高 、 成本低廉 等卓 越的性能 在 自动控制领域被广泛使用 ，如今在工农业生产 中更是发挥着不可替 代的作用 。 ＰＤ控制是最早发展起来的控制策略之一 ， Ｉ 由于其算法简单 、 鲁棒 性好 、 可靠性高 ， 被广泛应用 于工业过 程控 制中 ， 尤其对于可 以建立精 确数学模型 的确定性线性 、 时不变系统 ，Ｉ ＰＤ控制更是能发挥 出其卓越 的控制性能 ， 然而随着工业被控对象的复杂化 和人们对 控制要求 的提
（ 当 ｌｋＩＭ 时 ， 明误差绝 对值 已经很 大 ， １ ）＞ 说 ） ｅ （ 不论误差变化 趋势
如何 ， 控制器输 出应按最大 （ 或最小 ） 出， 输 以达 到迅 速调整误差 ， 使误 差绝对值以最大速度减小 ， 此时 ， 相当于实施 开环控制。 （） ｅｋＡ （）０时 ， ２当 （）ｅｋ＞ 说明误差在朝误差绝对值 增大方向变化或未
高， 尤其在实际生产现场中 ， 于大滞后 、 对 非线性等被控 对象 ， 传统 ＰＤ Ｉ 控制器无法达到理想的控制效果 ，因而近年来不少专家提 出了各种智
能控制策略 ，本文正是将 专家控制 与传统 ＰＤ控制相结合采用 了专家 Ｉ ＰＤ控制策略对常见工业被控对象进行 了控制 ，并在 Ｍａｌ Ｉ ｔ ｂ中进行 了 ａ 仿真。 ２控制系统硬件设计 ． 基于 Ｌ ｎ ｏ ｓ ｏ Ｗ ｒ 的专家 ＰＤ工业控制系统结构如 图 １ ｋ Ｉ 所示 ， 该系统
Ｌ ｎ ｒｓ ｏ Ｗｏｋ 网络
时如果误差绝对值较大， ｋＩ 应实施较强的控制作用 ｕｋ 即Ｉ ）≥Ｍ ， ｅ （ （） ＝ ｕ —）ｋ ｐ ｋ， （ １ ．ｅ ）如果此时误差绝对值较小， ｋＩＭ ， ｋ 十 ｋｄ 即Ｉ ） ２ ｅ ＜ 可实施较弱的 （
控制作 用 ｕｋ （ １ ｋ ｐ （ ：ｕ 一 ） ２ Ｂ ） ｋ ＋ ｋ ）
家控 制 与 传 统 ＰＤ 控 制相 结合 ， 用 了 专 家 ＰＤ 控 制 ， 过 Ｍａａ Ｉ 采 Ｉ 通 ｄｂ仿 真表 明 ， 文所 设 计 的 专 家 ＰＤ 控 制 器 与 传 统 ＰＤ 控 制 器相 本 Ｉ Ｉ
比， 在控制 工业 常见被控 对象时响应速度更快 、 干扰 能力更强 、 态性 能更好 ； 工业生产现 场的数据传输 通信 中采 用 了Ｌ ｎ 抗 动 在 ｏ—
科技信 富．
职教 与成教
基 孑 Ｌ ｎ ｏｋ ｏ Ｗ ｒｓ硇 苣 家 ＰＤ工 业控 告 统 设 计 Ｉ 崂
河 北机 电职 业技 术学 院 崔 嵬 李
［ 摘
燕 河 北省邢 台市第二十 四 中学 马 明
要 】 文设计 了基于 Ｌ ｎ ｒｓ 本 ｏ Ｗｏｋ 的专家 ＰＤ工业控制 系统 ， Ｉ 分析 了该系统 的硬件组成和软件实现 方案 。在控制 器设计上 ， 将专
