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智能仪表课程大作业题目:PID控制算法在变频调速中的应用

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开课时间: 2015 至2016 学年第 1 学期

摘要

P ID控制是工业工程中应用最为广泛,最有效率的控制理论,从它的出现到现在已经经历了很长的时间, 今天它依然在工业控制中占有不可替代的地位, 相信在以后的很长一段时间 P I D控制还会有很强的生命力。现代工业的高速发展使原始,单一的控制技术已经很难适应现代控制的要求,将新型的控制理论,与传统的 P I D 控制技术相结合在未来的控制领域内会有广阔的前景。

针对目前自动称重配料系统中采用传统 PID控制的不足、系统误差不稳定、动态特性不理想,提出了一种基于模糊 PID控制的算法。将模糊控制与传统的 PID控制技术结合起来,共同应用于实际系统的调节当中。系统采用可编程逻辑控制器(PLC)实现模糊 PID双模控制,大大加快了系统的响应速度, PLC模拟输出控制变频器调节皮带电机转速,从而达到控制物料流量的目的。经过实际系统的仿真试验,系统控制性能良好,有效解决了系统运行中误差不稳定和动态特性不理想的问题。

关键词:模糊 PID;控制算法;变频调速;自动配料系统

Abstract

PID control is the most widely applied in industrial engineering, the most efficient control theory, from its emergence to now has experienced a very long time, today it still occupies an irreplaceable position in the industry control, believe in the future for a long time of PID control will also have the very strong vitality. With the rapid development of modern industry makes original, single control technology has been difficult to adapt to the requirement of modern control, the new type of control theory, combined with the traditional PID control technology in the future will have broad prospect of control field.

In view of the present automatic weighing ingredients for the system’s lack of traditional PID control,instability often system error, the dynamic characteristics were not ideal. A fuzzy PID control algorithm was pro- posed. Fuzzy control and conventional PID control combined together were used in the regulation of the actual system.

System used PLC to achieve dual-mode fuzzy PID control, greatly speeding up the system response speed, PLC analog output adjustment belt drive motor speed control to achieve control of material flow purposes. After a system simula- tion test, the system had good dynamic and static performance, to meet the requirements of actual control. Effectively solved the problem of the system operation error instability and dynamic characteristics was not ideal.Key words: fuzzy PID; control algorithm; variable frequency speed regulation; automatic batching system

目录

一、引言 (1)

二、系统控制模型 (1)

三、模糊 PID控制算法设计 (2)

3.1模糊控制器结构的确定 (2)

3.2模糊控制器的输入/输出 (2)

3.3控制规则和模糊控制表的求取 (2)

四、模糊 PID控制算法的 PLC实现 (3)

五、系统仿真 (4)

5.1 模糊PID控制的仿真 (4)

5.1.1 FIS编辑器 (4)

5.1.2 隶属函数 (4)

5.1.3 模糊规则库 (5)

5.2 对模糊控制器编程仿真 (7)

六、总结 (8)

参考文献 (9)

致谢 (10)

模糊 PID 控制算法在变频调速中的应用

一、引言

随着烧结配料技术的发展,以往常用配料称重系统方案设计是基于古典的 PID调节器,采用一般的 PID控制算法,其参数一般是按阶跃响应的过渡过程时间来整定的,灵敏度较高,对于固定参数的系统有着较好的调节品质,从理论上讲能做到无误差调节。但是,在实际运行中,皮带秤自动配料系统的准确度会受到各种因素的影响,这些往往使得系统误差不稳定,动态特性不理想,无法达到预期的控制效果。提出模糊 PID复合控制算法、将模糊控制技术结合传统的 PID控制策略应用在自动配料系统的调节中。二、系统控制模型

皮带秤配料系统一般由可编程逻辑控制器(Programable Logic Controller, PLC)上位机、变频器、直拖皮带机、配料皮带、主皮带等部件组成,在配方给定的情况下, PLC 可以独立对物料流量实施闭环控制和调节,其中采用模糊 PID控制算法进行调节,算法内嵌于 PLC中,也可以接收上位机信号,实现配料系统的上位机控制。以配料系统中的一台直拖皮带配料系统为例,其控制方框图如图所示。

模糊 PID的控制算法,将模糊控制技术与传统的 PID控制技术结合起来,共同应用于实际系统的调节当中,误差较小时采用 PID控制,误差较大时采用模糊控制。控制系统算法基本流程图如图所示

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