基于plc 模糊控制的调速系统研究

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1、基于PLC模糊控制的调速系统研究蔡军，曹慧英（重庆邮电大学自动化学院，重庆400065）摘要：针对开环变频调速系统精度不高的特点，提出了一种基于MicroLogix1500控制器调速系统的模糊控制方法。本论文利用MicroLogix1500PLC中的查表方法实现参数查询功能，使得控制算法简单明了。结果表明：该系统具有较高的稳定性、控制精度和品质。关键词：模糊控制PLCMicroLogix1500TheStudyofControlSystemforspeedcontrolsystemBasedon

2、PLCandFuzzyControlCaiJun，CaoHuiyingAbstract:Theopenloopfrequencyconversiontimingsystemhasthecharacteroflowprecision.AfuzzycontrolarithmeticisputforwardbasedonMicroLogix1500.Thepaperrealizethefunctionofinquirebythemethodofusingthecursortoaddressthefor

3、minMicroLogix1500.Thatmakescontrolarithmeticbrief.Thepracticalresultsshowthatthissystemhasbetterstability,accuracyandqualityofcontrol.Keywords:FuzzyController；PLC；MicroLogix1500中图分类号:TP273+.4文献标识码:B近年来，模糊控制在国内得到了广泛的应用，然而在模糊控制应用领域，其模糊控制器基本上都是由个人计算机、单片

4、机或专用模糊控制芯片实现的。模糊控制在PLC上的实现方式基本分为两种：一种是通过专用的硬件实现，但其价格昂贵，并且需要使用专用编程设备，通用性差；另一种实际采用较多的是通过软件实现，把模糊控制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序，包括数据的读取、模糊推理和控制信号输出，通过中断调用子程序完成模糊控制。目前对于电机转速的控制大多是采用PID控制。这种方法简单，便与实现，但是参数整定比较困难，在实际中我们往往是根据经验来手动设定PID参数。本研究针对开环状态电机调速超调量大、控制精度不高等现象，利

5、用PLC编程软件，采用模块化编程方法，使用梯形图及语句表编制程序实现模糊控制算法。1调速控制系统的基本结构本系统采用MicroLogix1500控制器和PowerFlex70变频器调节交流异步电机转速的方法。给定的速度与经由MicroLogix1500控制器高速计数模块反馈回来的实际速度相减产生速度误差，经MicroLogix1500控制器运算可得控制量，再由RS-485接口输出到变频器以驱动交流电机，从而达到调节电机转速的目的。由于MicroLogix1500控制器与变频器之间没有采用D/A进

6、行转换，而是采用了RS-485进行数字通信，有效地提高了系统的抗干扰能力。测速装置采用编码器克服了过去调速系统中采用测速发电机输出特性存在死区和非线性区，体积大，误差大等缺点。2控制系统结构和设计思想对于一般的交流调速控制系统，采用传统的PID控制，速度的控制要求，控制的超调大，调节时间长，控制效果较差。为了降低超调量，提高控制精度，采用模糊推理，实现对电机速度的模糊控制。使其具有鲁棒性强、适应性强、控制精度高等特点。2.1控制系统结构控制系统结构主要由模糊调节器及变频器两部分组成。如图1所示。

7、图1控制系统原理•在图中，输入变量是电机实际转速y和系统给定转速r的误差e和误差变化率e，输出•量是系统实时控制修正量u，Ke为误差e的量化因子，Kec为误差变化率e的量化因子，Ku为控制量u的比例因子。2.2参数自整定模糊控制器的设计模糊控制器的输入语言变量为系统给定转速r与电机实际转速y之间的误差e和误差•变化率e，输出语言变量为控制变频器输出频率的变频器电压给定值变化量u。这样，就为变频调速系统确定了一个双输入单输出的模糊控制器。按实际系统控制经验，选取误差e、•误差变化率e和输出控制量u

8、的基本论域分别为：•误差e：[−20,20]；误差变化率e：[−12,12]；输出控制量u：[−30,30]•根据系统要求，将误差e、误差变化率e、输出控制量u所对应的语言变量E、EC以及U分成七档，每一档对应一个模糊子集：E={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；EC={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；U={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}描述E、EC和U的模糊语言变量为：负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，对应的符号分别为：NB、NM、NS、ZO、PS、PM