基于PLC的反应釜模糊PID温度控制系统_陈杨

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1、DOI:10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2008.04.018222008年第4期陈杨郑才国严寒冰：基于PLC的反应釜模糊PID温度控制系统基于PLC的反应釜模糊PID温度控制系统123陈杨郑才国严寒冰(1.西华大学四川成都610039)(2.成都理工大学四川乐山610225)(3.成都信息工程学院四川成都614007)摘要：针对在化学反应釜内进行温度控制的不确定滞后导致的控制困难，采用一种模糊PID控制算法。算法利用PLC的系统功能进行实现。系统充分利用了PLC控制系统灵活、可靠、抗干扰能力强等特点。现场运用结果表明系统较好

2、消除了时变时滞对控制的影响，具有较好的鲁棒性。关键词：温度控制模糊PID控制时滞误差变化率鲁棒性Abstract:Anovelfuzzy-PIDcontrollerisadoptedtoeliminatetheinfluenceofuncertaintime-delay.ByadoptingthesystemfunctionsofPLCS7-200,fuzzy-PIDcontrolalgorithmisrealized.Thecontrolsystemholdstheflexible,reliableandanti-jammingcharacter

3、.Thepracticalresultsshowthatthesystemcanrestraintheeffectoftimerelayingeffectivelyandisofstrongrobustness.Keywords:TemperatureControlFuzzyPIDcontrolTime-delayErrorvariabilityrobustness中图分类号：TP273.41前言内置软件模块和专用指令结合，可使用户程序大大简化。温度是生产过程和科学实验中普遍存在的弹簧安全阀电磁阀物理参数，化学反应釜的温度控制精度、系统出水管进水管

4、响应速度及稳定度是衡量温控系统性能指标的水箱关键因素，准确控制釜内温度对在不同温度下温度传感器液位计进行化学反应具有重要的意义。因此，温度控加热器电磁阀制系统的研究具有重大的实际应用意义及工程价值。可编程控制器(PLC)作为新型的自动化控电磁阀出水管制装置，以其高可靠性和编程灵活方便而深受广大技术人员的欢迎[1]。新型PLC指令丰富，水箱编程灵活，可实现多种复杂的控制算法，与其图1反应釜结构图成都电子机械高等专科学校学报2008年第4期总第45期JOURNALOFCHENGDUELECTROMECHANICALCOLLEGE2008年12月23如图

5、1所示，反应釜内的温度是一个具有数学模型与实际过程之间存在误差，从而使得大滞后和时变性的控制对象，采用传统的PID控制起来更加困难。另一方面，当对象受到干控制方法的一组参数难以满足化学反应不同阶扰而引起控制量的改变时，控制器产生的控制段的温度控制要求。纯滞后过程的控制问题一作用并不能立即对干扰产生抑制作用。因此，直是工业控制理论研究的重点和难点之一。对含有纯滞后环节的闭环控制系统一般会存在较于此类过程，因为当前施加的控制作用，需要大的超调量和较长的调节时间，纯滞后过程也经过一段滞后时间才会在输出中反映，所以困因此而成为难以控制的对象。而且，纯滞后时

6、难就在于怎样选择一个合适的控制量，使系统间占整个动态过程的时间越长，难以控制的程未来的输出恰是所希望的形式。工业过程实际度越大。上大多是多变量复杂的动态过程，描述过程的PI控制策略执行机构被控对象选择模糊控制控制器温度传感器图2基于PLC的模糊PID温度控制框图从上世纪50年代末以来在时滞控制方面先模糊、模糊PID、模糊自整定、神经网络预估后出现了基于模型的方法和无模型这两大类方法、专家控制等，但实际上反应釜的不少特性[2]法。前者包括Smith预估补偿控制、改进的参数都具有时变性，因此基于模型的控制方法Smith预估控制、多变量的Smith预估控

7、制、最不能满足控制要求；后者有模糊Smith、自适应优控制方法、自适应控制、有限谱配置法、动模糊、模糊自整定、神经网络预估法、专家控态矩阵预报控制、预测控制、滑模变结构控制、制等，这些方法控制的精度无法避免规则的选鲁棒控制等。无模型方法有模糊Smith、自适应择、训练样本对控制精度的影响。为了满足工业现场快速、稳定的温度控制表1控制规则表e-6-5-4-3-2-10123456要求，本文采用一种模糊控制与PID控制相结∆e合的策略实现反应釜温度控制，即在温度变化-67777777777777快时采用模糊控制以提高响应速度，否则由程-57777777

8、777777序切换为PID控制以消除静差，减少响应时间，-46666666222222提高控制精度。-3444444400