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《南昌大学》 2005年
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电加热器的模糊控制及其PLC实现

张宇  
【摘要】:温度是流程工业中极为常见的热工参数,对其的控制也是过程控制的一个重点。由于加热机理、加热装置特殊结构等具体原因,使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点,利用传统的PID控制策略对其进行控制,难以取得理想的控制效果。 模糊控制是基于模糊集合理论发展起来的模糊数学的一个重要的应用分支,是模糊数学和自动控制理论相结合产生的新型控制策略。被控对象或过程存在非线性、时变性、多参数强烈耦合、随机干扰、过程机理错综复杂及现场测量条件不确定,不能建立被控对象或过程的精确数学模型时,模糊控制的专家规则式的控制方式为其提供了一种较为理想的控制策略。 可编程序控制器(PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令,并能通过数字式或模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。 本文针对某公司生产的一套过程控制实验装置中的电加热器,研究、设计了一套二维模糊控制器实现加热器水温控制。并基于SIEMENS SIMATICS7-300 PLC对模糊控制策略进行了工程实现研究,利用S7-300 PLC编程软件STEP 7通过软件编程的方法实现电加热器的模糊控制,给出了关键部分的梯形图程序,并利用西门子组态软件WinCC给出了完整的系统运行、监控界面。 通过实验结果具体分析、比较了模糊控制效果和传统PID控制效果,结果表明,模糊控制策略在不依赖过程对象精确数学模型的基础上较好地解决了电加热器的大时滞、非线性问题,且在模糊查询表容量不大时,这种程序设计方法较为简洁、响应较快、控制性能较好。可以应用于类似的工控场合,是一种较为理想的温控方案。
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