基于plc模糊pid在热压机控制系统中应用研究

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学兔兔www.xuetutu.com务llI5地基于PLC的模糊PID在热压机控制系统中的应用研究ResearchonapplicationoffuzzyPIDcontrolbasedonPLCinhotpresscontrolsystem卞和营，代克杰BIANHe．ying．DAlKe-jie(平顶山学院电气信息工程学院。平顶山467000)摘要：本文结合实际的人造板热压工艺流程，构建了热压机控制系统，把模糊控制与传统PID控制相结合的新控制方法应用于该系统，实验研究与仿真结果表明，i玄种关键词：PLC；模糊PID；热压机；仿真中图分类号：TP273文献标识码：A文童编号：1009-0134(2012)09(上)一0017-02Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．9(上)．060引言1．2热压机控制系统数学模型结合实验系统中各环节的实际参数，求出各热压机是人造板生产中的重要加工设备，现环节的传递函数，最后求得被控对象的传递函数代人造板热压机的厚度控制，一般采用电液伺服(详细过程见参考文献2)为：系统或机液伺服系统通过PID调节进行闭环控制。但作为压制对象的人造板纤维或刨花等是一种不)=连续介质，在压制过程中由于厚度的变化，引起负载变化对液压系统的工作压力的变化没有一个1．3基于PLC模糊PID控制原理图确定的数学模型，非线性非常明显。因此，即使基于PLC模糊PID控制原理图如图2所示。应用PID调节控制，也难以收到满意的效果。而模糊控制正是一种非线性控制，不需要精确的数学模型。因此，本研究以模糊控制与传统PID控制相结合的新控制方式对刨花板热压过程中的厚度控制进行试验与仿真分析。1热压机控制系统1．1热压机控制系统原理图主要设备有S7—200CPU226、EM232、EM235、图2热压模糊PID控制框图激光传感器ZX—LD300、功率放大器ZX．LDA41、电液比例阀EFBG一03、一台台湾朝田生产的图2中，是比例系数，k是积分系数，l(dYYSYT-001型开放式液压综合实验台、MS一2压力是微分系数。模糊PID控制器通过PLC把模糊控变送器两个、DS一12一FR定量泵与MVP．30．F／A3变制、专家系统以及PID控制器结合起来，利用专量泵等。热压机控制系统原理图如图1所示。家系统知识实时修正PID参数，以达到最佳控制效果。2模糊PID控制规则实验思路：首先通过做大量的PID控制试验获取本系统控制的专家系统知识，并记录系统偏差、偏差变化率、上升时间和控制输出等实验数图1控制系统原理图据和曲线，其次确定P、I、D各参数范围，然后收稿日期：2012-02-28基金项目：河南省科技计划重点项目(102102210421)作者简介：卞和营(1971一)，男，河南平顶山人，副教授，硕士，研究方向为机电液智能控制技术。第34卷第9期2012—9(上)[171 学兔兔www.xuetutu.com1匐似取不同的P、I、D再进行实验，最后分析得出模、ki和kd的精确控制参数、岛和值，即：糊PID控制规则。∑()‘z∑()·2．1PI、D参数范围的确定万要确定模糊PID控制规则，必须先确定每一个单独参数的具体范围。实验方法为：1)I、D为∑()·z定值，改变P值，每次实验50次；2)P、D为定值，一改变I值，每次实验50次；3)P、I为定值，改变D值，每次实验50次。在保证系统稳定的条件下，其中：(Zp)、(z)、()分别是当前偏差通过大量的实验，最后确定P的范围为[1，30]；Ie对应的隶属度，z、、为模糊值论域中心元的范围为[1，10]；D的范围为[0,0．006]。素值。2．2实验及PID控制规则的确定根据PID各参数的范围任意选取P、I、D参3仿真数各六个，观察实验效果。根据确定P、I、D各参3．1模糊PID仿真模型数范围时的实验结果与分析，选取P值为28、15、在SIMUL1NK环境中建立的模糊PID仿真模l0、7、2、1；I值为9、7、6、4、3、1；D值为0．006、型如图3所示。0．003、0．001、0．0005、0．0001、0，进行216次试验，反复对实验结果分析验证，而后确定模糊PID控制规则如表1、表2和表3所示。表1控制规则表图3热压模糊PID系统仿真框图3．2三种控制方式的仿真比较对单位负反馈闭环控制、经典PID控制与模糊PID控制等三种控制方式的阶跃响应进行仿真，仿真曲线如图4所示。图4仿真曲线图根据模糊控制规则表可以分别求出、岛和控制规则表参数在不同偏差和偏差变化率下的所图4表明：经典PID控制与单位负反馈闭环有模糊取值的隶属度，然后根据e的测量值，并控制相比，经典PID控制出现较大的超调量，但根据反模糊化加权平均规则进行判决，即可求出上升时间大大缩短，振荡后趋于稳定。而与经典I181第34卷第g期2012一g(上) 学兔兔www.xuetutu.com务l訇心PID控制相比，模糊PID控制的性能又有了显著参考文献：的提高，振荡明显减小，上升时间缩短。【1】杨承，等．新型实验热压机的控制系统【JJ．林业机械与木工设备，2003，31(4)：20—22．4结束语【2】卞和营，曹小荣．基于PLC的液压位置控制系统建模与在对人造板热压工艺流程分析的基础上，把仿真[J]．煤矿机械，2009(7)：51—52．模糊控制与传统PID控制相结合的新控制方法应【3】赵岩．基于模糊PID控制器的汽车雨刮系统的研究【J1．机用于热压机控制系统，通过对大量实验数据的分械制造自动化，2010，32(2)：179—181．[4]梅晓榕．自动控制原理[M]．北京：科学出版社，2002：析研究，以及对不同控制方法控制效果的仿真分202．226．析，结果表明，这种新的控制方法控制效果理想。毒品‘岛‘岛‘虫‘岛I盘I翕‘岛‘岛●囊●南囊‘岛‘岛‘岛●蠡‘岛‘兜戋‘岛‘岛‘翕‘翕‘岛‘意‘【上接第12页】小车行驶到火点，开启灭火器阀门，喷头摇臂左3600范围内进行原地正反转，运动速度可以调节。右上下摆动，实施精确灭火，灭火操作结束后，2)定位能力：该机器人能够在距离火势一定又把信息发送给GSM模块，通过短信的方式通知位置上停止运动，然后灭火机构开始作业。户外人员，火已经扑灭。3)双向控制模式的切换：手动遥控灭火和自动灭火两种灭火方式的切换通过手持式接收站来4功能验证选择，试验结果，两种控制模式切换可靠，操作双控灭火机器人的实验样机如图4(a)、(b)简便。所示。4)灭火执行机构工作范围：灭火执行机构的课题组利用自行研制的双控灭火机器人在实摆杆上下摆动范围为±1350，左右摆动范围为验室环境下，对机器人的功能进行验证。±2100。1)运动能力：该机器人在手动及自动两种5)烟雾报警功能：利用烟雾传感器感受火场状态下，可以在平地上快速前行、后退，并可在的烟雾的大小，结合火焰传感器的信号，对火场火势的大小做出精确判断。5结束语实验结果表明，采用该灭火机器人可有效、快速灭火，达到了预期的效果。参考文献：[1]刘伟，张茂青，顾俊强，等．基于ATmega32L单片机的灭火机器人的设计【J1．江苏电器，2008(2)：40—43．(a)【2】张景川，刘立阳，傅家详．新型灭火机器人的设计与实现【J】．机电工程技术，2009，4：(8)．【3】宗光华．机器人的创意设计与实践【M】．北京：北京航天航空大学出版社，2004．【4】关慧贞，邱铁，叶希贵．基于51型单片机的自动巡线轮式机器人控制系统设计【J】．国外电子元器件，2006，37：(3)．【5】崔平，翁正新．机器人灭火创新实验的设计与实现[J】．实验室研究与探索，2006，3．【6]罗志增，蒋静坪．机器人感觉与多信息融合【M]．北京：机械工业出版社，2002．(b)【7]关为民，陈帝伊，马孝义．智能灭火机器人硬件电路的设图4双控灭火机器人实验样机计与实现[J]．微型机与应用，2010—29，(4)．第34卷第9期2012—9(上)1191