基于PLC模糊控制调速系统的研究

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1、第31卷第8期华电技术Vo1．31No．82009年8月HuadianTechnologyAug．2009基于PLC模糊控制调速系统的研究孙江，齐向东(太原科技大学，山西太原030024)摘要-随着科学技术的发展，现代控制系统变得更加复杂，传统控制方法已不适应生产的要求。通过对模糊控制器的分析，提出了基于PLC的模糊控制与传统控制相结合的方法，设计出一种具有自适应功能的数字控制器。理论分析和仿真结果表明，这种控制器简单实用，应用前景广阔。关键词：模糊控制；控制系统；控制器；流程图；理论分析；仿真中图分类号：TP273．4文献标志码：A文章编号

2、：1674—1951(2009)08—0022—04负载变化起抗扰作用。电流调节器使电流紧紧跟随0引言其给定电压变化，对电网电压的波动起及时抗扰作直流调速器是直流调速系统在工业领域中应用用，在转速动态过程中，能够获得电动机允许的最大的关键部分，其性能直接关系到直流系统的稳定性、电流，从而加快动态过程。本文采用模糊PID控制响应速度及跟踪精度。传统的PID控制应用较广，器作为速度调节器，电流环(ASR)采用常规PI调节但由于参数适应性差，抗干扰能力弱等问题，难以满器，以满足系统的响应要求。足现代控制系统中常见的非线性、大滞后、强耦合、1．1控制

3、器的设计结束条件苛刻的要求。而模糊控制作为一种智能控模糊PID控制器的结构如图2所示，它由PID控制器和模糊参数调节器2部分组成。其工作原理制方法，模拟人的逻辑思维推理规则，不依赖于对象是根据系统的误差和误差的变化率的大小经模糊参精确的数学模型，能方便的解决工业领域中常见的数调节器来动态地改变PID控制器的3个参数，从复杂问题。可编程控制器以其高可靠性、编程方便、而实现参数整定的智能化。功能强大等特性很好地解决了工业控制领域普遍关PID控制器是一种线性控制，它将给定值(t)心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。将这两者与实际输出值(t)的偏

4、差e(t)的比例、积分和微分结合起来应用于传统的PID控制，对一些无法建立通过线性组合构成控制量，从而实现对被控对象的精确数学模型、复杂的非线性控制系统具有较好的控制。其离散化的控制表为控制效果。该文研究了模糊控制器在PLC上实现的方法，用离线计算、在线查表的方法实现模糊控(k)=kpe(k)+kile(k)Tl+kde(k)，制，使其既具有模糊控制的灵活性和抗干扰性强的式中：k。，ki，k分别为比例、积分、微分系数；T为采特点，又具有PID控制稳态精度高的特点。样周期；偏差的变化率。()：_二；k』1控制系统的结构为采样序号，k=0，1，2

5、，3，⋯。1．2模糊控制器直流调速系统通常采用速度、电流反馈的双环模糊控制器由模糊化、模糊规则、模糊合成推控制结构，其原理框图如图l所示。这样的结构可以使系统获得较好的静态和动态性能。理、模糊判决及去模糊化组成，以系统的偏差e和偏差的变化率e为输入，k。，ki，k为输出。1．2．1模糊语言变量的语言值及其论域E，E。，K。，Ki，K分别表示输入、输出的模糊语言变量。综合控制精度、控制规则、控制算法的复杂图1直流调速系统原理框图程度及控制的响应特性等因素，取各语言变量的语转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转言值为{PB，PM，PS，0，NS

6、，NM，NB}等7个值。语速跟随其给定电压变化，稳态时实现转速无静差，对言变量的论域范围及量化等级为{一6，一5，一4，收稿日期：2009—02—28一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6}。第8期孙江，等：基于PLC模糊控制调速系统的研究·23·￡模糊模一模糊合成推理一———模糊判决kPID蝴R：ExEc—一P解模一控制器c；一规则xKixKa化一糊化一图2模糊PID控制器1．2．2隶属函数隶属函数()的形状对控制效果影响较大。窄型隶属函数，如图3中的()，反映模糊集合A具有高分辨率特性，误差控制的灵敏度高。宽型隶属函数()反映模糊集

7、合具有低分辨率，控制灵敏度低，控制特性比较平缓，系统稳定性能好。因此在设计隶属函数时要遵循以下原则：(1)在系统误差较大的范围内，采用具有低分辨率隶属函数的模糊集合；而在系统误差较小，或接近零时，宜采用具有高分辨率隶属含函数的集合。图4E，Ec，KP。K，，Kd的隶属函数(2)语言变量的全部模糊集合所包含的非零隶1．2．3输入量的模糊化属度对应的论域元素个数，应当是模糊集合总数的将输入量e—e的某一精确量分别乘以量化因3—4倍。子k、k⋯将其量化为论域元素内的值，再由模糊语(3)各模糊集合间的相互影响程度可以用／3来言变量赋值表，确定输入量的

8、模糊化结果E，E，实衡量。／3值小，反映控制灵敏度高；值大时的模糊现输人量的模糊化。由于一般在量化过程中存在取控制器对于被控过程的参数变化适应性强，既鲁棒整环节，即