基于PLC的爐溫多級(jí)模糊控制的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2007/8/15 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):828
摘要:介紹了多級(jí)模糊控制原理,并針對(duì)其特點(diǎn)引入偏移量函數(shù)進(jìn)行了算法優(yōu)化,詳述了該優(yōu)化算法在PLC爐溫控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)并對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行了比較。該優(yōu)化算法在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的控制效果。
關(guān)鍵詞:PLC 模糊控制 優(yōu)化
隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)溫度控制品質(zhì)要求的日益提高,一些控制精度差且難以管理的老式電阻爐必須用新技術(shù)進(jìn)行改造,其中控制算法研究處于至關(guān)重要的地位。本文主要介紹基于
PLC的新的控制策略原理與實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)控制算法采用變化例因子與量化因子的多級(jí)模糊控制,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)引入偏移量函數(shù)。該方法在PLC多段電阻爐系統(tǒng)中反復(fù)運(yùn)行證明爐溫上升快,控制溫度高,達(dá)到了很好的控制效果。
1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與通斷率控制
本控制系統(tǒng)硬件組成為三個(gè)部分:西門子S7-200CPU224PLC與擴(kuò)展模塊EM235構(gòu)成控制器,MOC3061與雙向晶閘管組成執(zhí)行機(jī)構(gòu),熱電偶與AD595構(gòu)成溫度檢測(cè)變送器,另附加報(bào)警、跳閘、過(guò)流等保護(hù)電路。系統(tǒng)器件的優(yōu)點(diǎn)是集成度高、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本系統(tǒng)采用過(guò)零觸發(fā)的調(diào)功方法,通過(guò)改變系統(tǒng)在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間比(即通斷率)實(shí)現(xiàn)溫度控制[1]。在電阻爐爐溫控制系統(tǒng)中,爐子的功率與通斷率之間的關(guān)系見(jiàn)下式:
式中,P——電阻爐功率
Ue——輸入電阻有效值
R——爐絲電阻值
n(k)——通斷率,即控制周期內(nèi)導(dǎo)通半波數(shù)
n(T)——控制周期內(nèi)工頻半波數(shù)
公式推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[2]。由式(1)可知控制通斷率即可控制電阻爐的功率,從而達(dá)到控制爐溫的目的。本系統(tǒng)控制周期為10s,含有1000個(gè)工頻電壓半波(10ms),PLC把算法計(jì)算出的通斷率n(k)平均分布在整個(gè)控制周期內(nèi),輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制MOC3061與雙向晶閘管組成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2 模糊控制算法及優(yōu)化
2. 1 模糊控制原理與查表方法
模糊控制是基于模糊條件語(yǔ)句描述的語(yǔ)言控制規(guī)則,根據(jù)模糊推理和模糊判決,查詢模糊控制表,解模糊,得到精確的控制量[3]。模糊控制一般利用偏差e和偏差變化率Δe量化組成二維模糊控制器,其結(jié)構(gòu)原理圖見(jiàn)圖1虛線框內(nèi)部分。其簡(jiǎn)單過(guò)程為:由給定r和反饋值y得到e和Δe,分別利用量化因子Ke和Kec量化為模糊量e和Δe,由模糊判決得到模糊控制量U,經(jīng)比例因子Ku反量化后輸出精確輸出量U*。
表1 模糊控制規(guī)則表
Δe U e |
-6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | +1 | +2 |
Δe U e |
-6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | +1 | +2 |